Odnosi se na metodu za poboljšanje napetosti i stabilnosti kolagenih vlakana kroz kovalentno povezivanje unutar i između molekula kolagena. Metoda se dalje dijeli na fizičku metodu, hemijsku metodu, niskotemperaturnu plazma metodu i biološku metodu. Među njima, fizička metoda i hemijska metoda su najčešće korištene metode modifikacije unakrsnog povezivanja. Uključen je u fenomen života i rijetko se prijavljuje u razvoju biomedicinskih materijala na bazi kolagena.
Physical Method
Modifikacija kolagena fizičkim putem uključuje ultraljubičasto zračenje, tešku dehidraciju, zračenje λ-zracima i termičko umrežavanje. Ako se otopina kolagena ozrači ultraljubičastim zracima, doći će do umrežavanja između molekula, viskoznost će se povećati i formirat će se gel. Uobičajena metoda ultraljubičastog umrežavanja kolagenskog filma je postavljanje kolagenskog filma na aluminijsku foliju, na visini od 20 cm od ultraljubičaste lampe od 254 nm i zračenje u trajanju od 1 do 5 sati. Mehanička svojstva i kolagenazni testovi UV-ozračenih kolagenskih filmova pokazali su da su temperatura skupljanja Ts i sposobnost antikolagenske enzimske hidrolize umreženih kolagenskih filmova značajno veće od onih kod neumreženih kolagenskih filmova.
Teška dehidracija je također uobičajena metoda fizičke modifikacije kolagena, koja dovodi do umrežavanja molekula kolagena dehidratacijom, čime se povećava temperatura denaturacije i poboljšavaju svojstva kolagena. Poboljšana je biokompatibilnost modificirane kolagene membrane, a smanjena je topljivost u vodi, što je utjecalo na biokompatibilnost membrane sa osteoblastima. Prednost fizičke modifikacije originalnog proteina je u tome što može izbjeći ulazak egzogenih toksičnih kemikalija u kolagen. Nedostatak je što je stepen umrežavanja kolagene membrane nizak i teško je postići ujednačeno umrežavanje.
Hemijska metoda
Hemijska metoda ima veći stepen modifikacije i umrežavanja od fizičke metode, i može postići jednolično umrežavanje, koje je efikasno za regulaciju i kontrolu različitih svojstava kolagena. Široko se koristi u raznim hemijskim reagensima za umrežavanje kolagena kako bi se poboljšao stepen njegovog umrežavanja, mehanička svojstva i biokompatibilnost. Metoda kemijske modifikacije može se podijeliti na tri metode: umrežavanje hemijskim reagensima, modifikacija bočnih lanaca i imobilizacija fiziološki aktivnih supstanci.
Uobičajeni hemijski agensi za umrežavanje u metodi umrežavanja hemijskih reagensa su glutaraldehid, heksametilen izocijanat, karbodiimid, difenilfosfonijum azid itd. Među njima je glutaraldehid najrasprostranjeniji reagens i sproveden je veliki broj eksperimenata. Dokazano je da glutaraldehid može da obezbedi efikasno umrežavanje, ali je citotoksičan i njegovu dozu je teško kontrolisati. Osim toga, kako se stepen umrežavanja povećava, kapacitet upijanja vode i stepen bubrenja se smanjuju. Acil-azid, poliepoksid ili genipin umrežavanje, itd., neće uvesti očiglednu toksičnost i mogu postići idealan efekat umrežavanja. U prijavljenim izvještajima, jedno sredstvo za umrežavanje se koristi za umrežavanje i modificiranje kolagena, ali se također koriste i miješani agenti za umrežavanje. Metoda biološke valvule može značajno smanjiti sadržaj slobodnih karboksilnih grupa na kraju kolagena u tkivu ventila. Eksperimenti na životinjama pokazuju da modificirano tkivo ventila može održati dobru stabilnost tkiva i mehaničku vlačnu čvrstoću, a test imunogenosti je negativan, što je u skladu s kliničkom primjenom.
Modifikacija bočnog lanca je kemijska modifikacija amino i karboksilnih grupa bočnog lanca molekula kolagena kako bi se poboljšala raspodjela naboja i omogućila kolagenu da stekne nova svojstva, kao što je aminosukcinilacija kolagena, koji može postati kolagen bogat negativnim nabojem. U poređenju sa nemodifikovanim kolagenom, energija adhezije trombocita i energija formiranja fibrina su slabe i imaju antitrombotička svojstva; međutim, kao što je kolagen bogat pozitivnim nabojem dobijenim karboksimetilacijom kolagena, energija adhezije trombocita, aktivacija u fiziološkim uslovima može biti visoka. U poređenju sa modifikacijom unakrsnog povezivanja, manje je posla urađeno na modifikaciji kolagena korišćenjem modifikacije bočnog lanca u oblasti biomaterijala.
Iako se kemijskim metodama može postići ujednačeno umrežavanje, postoje nedostaci kao što su uvođenje egzogenih toksičnih reagensa i teškoća uklanjanja rezidualnih reagensa. Neki izvještaji pokazuju da modifikacija kolagena ili kolagene kompozitne membrane tehnologijom plazme niske temperature može uvesti različite grupe na površinu materijala, promijeniti kemijski sastav i strukturu površine materijala, a time i promijeniti svojstva materijala, kao što je stvaranje više mjesta za prepoznavanje stanica i poboljšanje površine. energije, poboljšati polaritet površine, itd.