胡萝卜籽源Asarylaldehyde交联I型胶原纤维的物理化学特性及其组织工程应用价值

【编辑推荐】研究人员针对传统醛类交联剂毒性问题，利用胡萝卜籽提取物asarylaldehyde对I型胶原进行无毒交联，通过CD、FTIR、SEM等技术证实其可加速纤维形成（最佳摩尔比1:100），提升线性粘弹区（LVR至1:25），并保持生物相容性。该研究为组织工程提供了兼具力学强化与促细胞增殖功能的新型支架材料。

　　

胶原蛋白作为人体含量最丰富的纤维蛋白，在生物材料领域占据核心地位，但其体外自组装形成的纤维往往存在力学性能差、结构不规则等问题。传统醛类交联剂（如甲醛）虽能改善性能，却因毒性限制临床应用。如何开发兼具高效交联与生物安全性的新型材料，成为组织工程领域的重大挑战。

针对这一难题，中国科学院皮革研究所（CSIR-CLRI）的N. Nishad Fathima团队创新性地从胡萝卜籽中提取天然化合物asarylaldehyde（2,4,5-三甲氧基苯甲醛），通过其分子中弱亲电性的羰基（C=O）与胶原氨基的非毒性相互作用，构建了新型交联胶原支架。相关成果发表于《Journal of Molecular Structure》。

研究采用四大关键技术：1）圆二色谱（CD）监测胶原二级结构变化；2）流变学分析线性粘弹区（LVR）和触变性；3）扫描电镜（SEM）观测纤维直径和D-周期；4）微尺度热泳动（MST）测定结合常数。实验使用Wistar大鼠尾腱提取的I型胶原为原料。

【Secondary structural changes】
CD光谱显示222 nm处特征峰保留，表明asarylaldehyde未破坏胶原三股螺旋结构。197 nm处椭圆度变化提示分子间相互作用增强，FTIR证实酰胺I带向低波数偏移，反映交联形成。

【Mechanical properties】
流变实验显示1:25摩尔比时LVR扩大50%，触变性增强。最佳交联比例1:100时纤维形成速率最快，SEM显示纤维直径增大而D-周期缩短，表明交联促进横向组装。

【Thermodynamic analysis】
MST测得负吉布斯自由能（ΔG）和10⁴
M^-1
级结合常数，证实asarylaldehyde与原胶原（tropocollagen）自发结合。

【Biocompatibility】
MTT实验显示交联支架细胞存活率>90%，FDA/PI双染证实无细胞毒性。asarylaldehyde固有的促骨代谢特性为支架赋予增值功能。

该研究首次揭示asarylaldehyde通过调控胶原分子熵驱动组装过程的机制，其温和交联特性避免了传统醛类交联剂对DNA的损伤风险。所制备支架兼具力学强化（LVR提升）、快速成型（1:100摩尔比优化）和生物活性（促增殖）三重优势，为骨组织工程提供了创新解决方案。特别是asarylaldehyde源自天然植物的特性，契合当前生物材料绿色化发展趋势，具有显著的临床转化潜力。