膠原蛋白海綿與明膠海綿都是海綿狀的材料，但是它們的構成是完全不同的材料，膠原蛋白是屬于結構蛋白質,在體內以膠原纖維的形式存在，從新鮮的牛跟腱提取，保持三股螺旋結構,相對分子質量為30萬,形成的膜具有較好的柔韌性、彈性和強度,在模擬生理條件下能再形成纖維,能明顯激活細胞的生長。有很好的生物活性及組織修復功能；明膠多提取自皮革，三股螺旋結構已被破壞,相對分子質量分布較寬,從幾萬到10萬，且不具備生物活性且材料來源不可控，很易有重金屬殘留，而導致創面感染。

 

    從下圖所示的電泳分析圖譜可以看出:膠原的相對分子質量最大,膠原的電泳圖有3條泳帶,在100kD附近出現的2條泳帶分別是膠原分子的α1鏈和α2鏈,在200kD附近出現的1條泳帶是膠原分子的β鏈。即膠原的每條多肽鏈相對分子質量為10萬,3條多肽鏈構成一個膠原分子,1個膠原分子相對分子質量為30萬;明膠的電泳分離帶為一個連續帶,相對分子質量主要分布在幾萬到10萬;水解膠原蛋白也是一個連續分離帶,但其相對分子質量比明膠小,主要分布在幾千到3萬。

 

實驗發現:水解膠原蛋白不能成膜,而膠原和明膠可以成膜。用掃描電子顯微鏡觀察到的膠原膜和明膠膜的微觀結構,如圖2所示

從圖2(a)可以看出,膠原成膜后仍保持網狀纖維結構,而圖2(b)顯示出明膠膜已不具有纖維結構特征,電子顯微鏡觀察到的只是一個平滑表面。此外,實驗中發現明膠膜性脆、無韌性,易破碎;而膠原膜具有一定的柔韌性、延伸性,強度較好。實驗測得明膠膜和膠原膜的抗張強度分別為(36±4)N/mm2,(58±5)N/mm2,斷裂伸長率分別為(3.0±0.5)%和(7.0±0.5)%。

       將膠原、明膠和水解膠原蛋白在模擬生理條件(與動物體內相似的溫度和中性鹽含量)下放置25min,期間不斷觀察其吸光度的變化,得到它們的纖維形成曲線,如圖3所示

從圖3可以看出,在實驗條件下膠原溶液吸光度在短時間內即快速增大,然后到達一個相對穩定的平臺。而明膠和水解膠原蛋白在實驗的整個過程中吸光度都基本保持不變。這是由于膠原溶液在生理條件下,膠原分子之間能再度相互連接形成纖維,導致吸光度上升。由此說明:只有膠原溶液具有獨特的再纖維性質,而它的變性產物明膠和降解產物水解膠原蛋白則不具有這樣的性質。

用掃描電子顯微鏡觀察膠原按照以上條件形成的膠原纖維的結構,如圖4所示。

圖4表明,膠原的再纖維呈多孔網狀結構。這是因為膠原溶液中的膠原分子仍然保留其三股螺旋結構,所以在適當的條件下,溶液中的膠原分子靠氫鍵或分子間作用力連接,再度以四分之一交錯排列的方式形成纖維束。而明膠和水解膠原蛋白的三股螺旋結構都被破壞,而且這種破壞是不可逆的,因而喪失了再纖維性。所以,膠原、明膠和水解膠原蛋白中,只有膠原才具有再纖維的生物活性。這也決定了它們在應用上的不同。

        膠原和明膠以及水解膠原蛋白對細胞生長的影響也存在很大的區別[8～9]。采用角質形成細胞分別在膠原、明膠和水解膠原蛋白底物上進行細胞培養時,培養10h后用顯微鏡觀察到的細胞生長繁殖情況如圖5所示。

 

膠原上培養的細胞的生長繁殖能力明顯優于在明膠上的培養效果。

        因為制備工藝的原因，雖同為海綿狀，但兩者貼敷于創面，性狀有較大的區別：膠原柔軟而具有抗拉伸能力，既不膨脹也不收縮；而明膠質感較硬，容易刺激創面，牽拉易碎，膨脹比較明顯。

        膠原有三螺旋結構，有完整的生物活性，作為一個細胞支架性的材料，起到一個很好的修復的效果；明膠是由變性蛋白構成，沒有生物活性，沒有修復的功效。

        膠原在吸收滲血的同時可激活內源性止血，而明膠主要靠其多孔狀結構吸收體液作用止血。

        明膠不能適于填充，因為它的降解周期小于7天，不能起到長期占位的效果；而膠原降解周期是4-8周，填充明顯好于明膠。