胶原蛋白是细胞外基质中的关键蛋白,是人体器官和组织必不可少的构造骨架,并参与调控细胞粘附、组织重塑、器官形态发生等重要的生理过程。因其具有优良的生物相容性、生物降解性、低免疫原性等性质,胶原蛋白是组织工程领域应用最多的生物材料之一。然而,天然胶原蛋白的力学性能较弱,影响了其临床应用的效果。因此,如何交联胶原蛋白使其获得优良的力学强度和合适的酶降解速度,同时又不破坏其三重螺旋结构和生物活性,一直是胶原蛋白领域的一个研究热点。目前,已经开发的物理交联法和生物交联法的交联效果尚不理想,而化学交联法仍然难以克服细胞毒性的潜在风险。基于此,本论文旨在开发新的绿色安全的银离子和铁离子介导的生物矿化法,来实现基因重组胶原蛋白和动物提取胶原蛋白的高效交联,其主要内容如下:第一章:主要介绍了胶原蛋白的定义与分类、结构与体内合成,总结归纳了胶原蛋白的制备方法与胶原基生物材料,以及胶原蛋白交联方法的研究进展。第二章:我们首次发现,室温放置的重组胶原蛋白和硝酸银的混合溶液,在可见光照射条件下,会快速自组装形成精致有序的胶原纤维。通过改变重组胶原蛋白浓度、银离子浓度、pH和光照时间等条件,重组胶原蛋白和Ag~+的简单体系提供了一种稳定高效的方法,可以使重组胶原蛋白在广泛的实验条件下,都能得到良好形貌的胶原蛋白纤维。我们将该体系进一步拓展到牛血清白蛋白、酪蛋白、人血清白蛋白、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶等其它蛋白质,结果一致证明银离子是一种绿色广谱的交联剂,可以将所有检测的蛋白质在室温光照条件下交联为网状结构。总之,银离子介导的生物矿化提供了一种新型、安全、高效的交联方法,在重组胶原蛋白医用材料的制备中具有广泛的应用前景。第三章:我们将银离子介导的生物矿化法,用于交联制备动物源I型胶原蛋白的凝胶。我们简单混合牛腱提取的I型胶原蛋白和硝酸银溶液,在可见光照射条件下,胶原蛋白会迅速交联形成凝胶,同时产生银纳米粒子。通过优化胶原蛋白浓度和银离子浓度等反应条件,我们成功制备了力学强度高和吸水溶胀率低的I型胶原蛋白凝胶,该复合凝胶具有低细胞毒性和良好的抑菌能力。因此,银离子介导的生物矿化为制备I型胶原蛋白凝胶提供了一种简单、安全的交联方法。第四章:我们通过实验筛选发现,铁离子和亚铁离子的存在,可以引发I型胶原蛋白形成凝胶。室温配置的I型胶原蛋白和氯化铁(或硫酸亚铁)的混合溶液,在不需要光照的条件下,可以快速交联形成凝胶。通过优化胶原蛋白浓度和铁(亚铁)离子浓度等实验条件,我们成功制备了力学性能良好的I型胶原蛋白凝胶,该凝胶具有低细胞毒性和良好的细胞粘附能力。在反应过程中,没有纳米粒子形成,机理研究表明,铁离子通过与胶原蛋白侧链基团的配位结合,诱导胶原蛋白自组装形成凝胶。铁离子的添加提供了一种绿色安全的交联方法来制备力学性能改善的I型胶原蛋白凝胶,该方法在组织工程领域有良好的应用潜力。