Odnosi se na metodu za poboljšanje napetosti i stabilnosti kolagenih vlakana kroz kovalentnu vezu unutar i između molekula kolagena. Metoda se dalje dijeli na fizikalnu metodu, kemijsku metodu, metodu niske temperature plazme i biološku metodu. Među njima, fizikalna metoda i kemijska metoda su najčešće korištene metode modifikacije umrežavanja. Uključen je u fenomen života i rijetko se o njemu izvještava u razvoju biomedicinskih materijala na bazi kolagena.
Fizička metoda
Modifikacija kolagena fizičkim sredstvima uključuje ultraljubičasto zračenje, tešku dehidraciju, zračenje λ-zrakama i toplinsko umrežavanje. Ako se otopina kolagena ozrači ultraljubičastim zrakama, doći će do umrežavanja između molekula, povećati će se viskoznost i nastat će gel. Uobičajena metoda ultraljubičastog umrežavanja kolagenskog filma je postavljanje kolagenskog filma na aluminijsku foliju, na visinu od 20 cm od 254nm ultraljubičaste lampe i ozračivanje 1 do 5 sati. Mehanička svojstva i testovi kolagenaze UV-ozračenih kolagenskih filmova pokazali su da su temperatura skupljanja Ts i sposobnost anti-kolagenske enzimske hidrolize umreženih kolagenskih filmova bili značajno viši nego kod neumreženih kolagenskih filmova.
Teška dehidracija također je često korištena metoda u fizičkoj modifikaciji kolagena, koja dovodi do umrežavanja molekula kolagena kroz dehidraciju, 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 s osteoblastima. Prednost fizičke modifikacije izvornog proteina je u tome što se može izbjeći ulazak egzogenih toksičnih kemikalija u kolagen. Nedostatak je taj što je stupanj poprečnog povezivanja kolagene membrane nizak i teško je postići ravnomjerno poprečno povezivanje.
Kemijska metoda
Kemijska metoda ima viši stupanj modifikacije i umrežavanja od fizikalne metode, te može postići ravnomjerno umrežavanje, što je učinkovito za regulaciju i kontrolu različitih svojstava kolagena. Naširoko se koristi u raznim kemijskim reagensima za umrežavanje kolagena kako bi se poboljšao njegov stupanj umrežavanja, mehanička svojstva i biokompatibilnost. Metoda kemijske modifikacije može se podijeliti u tri metode: umrežavanje kemijskim reagensima, modifikacija bočnih lanaca i imobilizacija fiziološki aktivnih tvari.
Uobičajeno korištena kemijska sredstva za umrežavanje u metodi umrežavanja kemijskog reagensa su glutaraldehid, heksametilen izocijanat, karbodiimid, difenilfosfonijev azid, itd. Među njima, glutaraldehid je najčešće korišteni reagens, a provodi se veliki broj eksperimenata. Dokazano je da glutaraldehid može osigurati učinkovito umrežavanje, ali je citotoksičan i njegovu dozu je teško kontrolirati. Osim toga, kako se stupanj umreženosti povećava, sposobnost upijanja vode i stupanj bubrenja se smanjuju. Acil azid, poliepoksid ili genipin umrežavanje, itd., neće uvesti očitu toksičnost, i može postići idealan učinak umrežavanja. U prijavljenim izvješćima, jedno sredstvo za umrežavanje koristi se za umrežavanje i modificiranje kolagena, ali se također koriste i miješana sredstva za umrežavanje. Metoda biološke valvule može značajno smanjiti sadržaj slobodnih karboksilnih skupina na kraju kolagena u tkivu valvule. Pokusi 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 kliničkim primjenama.
Modifikacija bočnog lanca je kemijska modifikacija amino i karboksilnih skupina bočnog lanca molekula kolagena kako bi se poboljšala distribucija naboja i omogućilo kolagenu da stekne nova svojstva, kao što je aminosukcinilacija kolagena, koja može postati kolagen bogat negativnim nabojem. U usporedbi s nemodificiranim kolagenom, energija adhezije trombocita i energija stvaranja fibrina su slabe i imaju antitrombotička svojstva; međutim, kao što je kolagen bogat pozitivnim nabojima dobivenim karboksimetilacijom kolagena, energija adhezije trombocita, aktivacija u fiziološkim uvjetima Sve može biti visoko. U usporedbi s modifikacijom unakrsnog povezivanja, manje je rada učinjeno na modifikaciji kolagena korištenjem modifikacije bočnog lanca u području biomaterijala.
Iako se kemijskim metodama može postići ravnomjerno umrežavanje, postoje nedostaci kao što je uvođenje egzogenih toksičnih reagensa i poteškoća s uklanjanjem zaostalih reagensa. Neka izvješća pokazuju da modifikacija kolagena ili kolagenske kompozitne membrane tehnologijom niske temperature plazme može uvesti različite skupine 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.