胶原蛋白(collagen)是生物体中最主要的结构蛋白。天然胶原具有良好的生物安全性和生物相容性,在医用功能材料领域具有广泛的应用。与传统哺乳动物胶原相比,鱼源胶原来源广泛、生物安全性好且制备成本更低,是哺乳动物胶原的良好替代品。目前,从鱼类加工废弃物资源中提取胶原资源并开发成各类食品和保健品已成为鱼加工综合利用的最新趋势。但是,利用鱼类胶原开发生物医学材料的相关研究尚不多见。为此,本研究以长江流域的常见鱼类品种——鮰鱼鱼皮为原料,分离纯化鱼源胶原蛋白,并开展了其高分子结构和生物学性能的相关研究,为肉食性鱼类胶原相关科学信息提供补充。在此基础上,尝试利用天然鱼源胶原的体外自组装分子行为和外加离心力的作用,构建一种具有定向纤维分布的跟腱/肌腱类仿生生物材料,并开展了定向组装条件优化、材料结构表征和材料性能分析的系统研究,为鱼源胶原在生物医学材料领域的应用以及新颖材料的开发提供技术支持。利用鮰鱼鱼皮为原料,采用酸提取和酸/酶提取方法分别制备得到酸溶性胶原蛋白(ASC)和酶溶性胶原蛋白(PSC)产品。利用光谱分析、SDS-PAGE分析和氨基酸组成分析研究了鮰鱼胶原的分子结构特征;利用DSC和体外酶降解分析测定了胶原的热稳定性能和酶解稳定性能。结果表明,提取得到ASC和PSC均为典型的Ⅰ型胶原蛋白,具有该类型胶原蛋白的光谱特征、氨基酸组成特征和肽链分子组成特征。DSC分析结果表明,ASC和PSC均具有完整的三螺旋分子结构,其热变性温度(35.88℃,35.10℃)均明显低于哺乳动物猪皮胶原的热变性温度(41.58℃),这可能与其氨基酸组成差异有关;体外酶降解分析结果表明,两种胶原均能被胶原酶降解,在实验条件下,酶解100h时,其酶降解率分别为(ASC:59.4%,PSC:49.4%)。利用鱼源胶原蛋白为原料,通过胶原体外自组装成纤维的分子行为特征,结合离心力作用,尝试构建具有定向结构的胶原材料。利用材料抗拉伸力为评价指标,研究了离心温度、离心时间、离心力大小以及外加拉伸作用对材料力学性能的影响。实验结果表明,在胶原组装阶段施加离心力作用可以有效的提高组装纤维材料的抗拉伸力学性能。当离心时间为5min、离心力大小为0.75g、离心温度为25℃时,材料抗拉伸能力达到最佳(2098KPa),显著高于对照材料(1186KPa)(p<0.05)。同时,研究发现,在材料干燥阶段,沿离心力方向持续施加拉力(0.675N)作用可以明显的进一步提高材料的抗拉伸能力。在上述研究的基础上,分别采用SEM、TEM、红外光谱和SAXS方法分析表征定向材料的微观结构。SEM和TEM分析结果表明,与对照材料相比,离心定向处理后的材料中胶原纤维分布具有与离心力方向一致的结构特征。红外光谱和SAXS分析表明,离心定向处理后,胶原材料的有序性和取向性显著增加,证实在组装阶段施加一定的离心力可以提高组装纤维分布的取向性并导致材料的抗拉伸能力得以显著提高;利用TEM观察胶原纤维的微观构造,结果表明,施加离心力作用后并不影响胶原组装特征性D周期结构。针对定向组装胶原材料,进一步开展了材料质构、热稳定性、溶胀性能、耐酶降解性能和细胞生物学性能的相关研究。结果表明,与对照胶原材料相比,定向组装材料经PBS溶胀后能形成强度更低的水凝胶,比表面积分析和SEM分析表明这种材料中的空隙更多。热稳定性分析结果表明,定向胶原凝胶的起始热变性温度比未定向胶原凝胶的稍低,但热变焓却较大,峰值变性温度也偏大;二者酶降解性能无显著差异但离心定向胶原材料的体外溶胀性能显著变差;胶原材料的细胞生物学性能分析结果表明,与对照材料相比,定向胶原材料能更好的促进成纤维细胞的增殖。本研究表明,在胶原体外自组装阶段施加合适的离心力作用,可以增加胶原纤维排列的取向性,从而有效提高胶原材料的抗拉伸性能,材料的相关生物学性能也随之改善,这是一种简便有效模拟制备抗拉伸仿生胶原材料的技术手段。