胶原是人体内最丰富、最复杂的蛋白质,在体内通过自组装形成具有D带特征的纤维结构,是人体各种组织的重要成分。胶原蛋白性能优异,具有良好的细胞粘附性、生物相容性和生物可降解性等,特别是其自组装行为,使其成为材料科学、生物医学和生物传感器等领域独具优势和潜能的材料。然而,人们对胶原的自组装及其机理却知之甚少。本文分别采用酸法和酶法从猪皮中提取酸法胶原(ASC)和酶法胶原(PSC)。分别采用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、红外光谱(FTIR)、紫外光谱(UV)、差示扫描量热法(DSC)、Zeta电位和扫描电子显微镜(SEM)对所提取胶原的结构与形貌进行研究。研究发现,ASC和PSC的紫外图谱和红外图谱相似,均出现了胶原的特征峰,表明两种方法所提取的胶原均为I型胶原蛋白,且都具有三股螺旋结构;电泳图谱中ASC的β链强度高于PSC,α链强度低于PSC,且DSC曲线图中,ASC和PSC的吸热峰所对应的温度分别为56.7°C、49.2°C,说明ASC的热变性温度高于PSC,可能是ASC分子内部交联程度高于PSC。ASC和PSC的等电点分别为7.7和7.6,比较接近。SEM结果显示,冷冻干燥后的ASC、PSC均呈现膜状结构。本文系统研究了胶原浓度、外界条件(时间、温度、pH和离子强度)对ASC和PSC自组装行为的影响,分析了ASC和PSC在相同条件下的自组装行为,初步探索了胶原自组装的机理。首先,将胶原溶解于醋酸溶液中,得到胶原溶液,然后使其在磷酸缓冲液(PBS)中自组装。采用UV、流变仪和SEM等手段表征分析了胶原的自组装行为。研究发现,胶原自组装过程可分为成核和纤维生长两个阶段。随着时间的延长,胶原纤维逐渐形成,D带也越来越明显。当胶原浓度高于100μg/mL时,胶原能发生自组装;调节胶原浓度,可以调节胶原自组装的速率和纤维的密集度。当温度低于4°C时,观察不到明显的自组装行为;升高温度可以加快胶原自组装的速率。但是,当温度高于50°C时,胶原发生变性,失去自组装能力。流变数据显示:胶原自组装过程是可逆的,但在解组装过程中,胶原并未完全解自组装成胶原分子,可能是形成了细小的纤维。pH、离子强度会对胶原自组装动力学和形态结构产生明显的影响。在等电点附近和一定离子强度范围内(200 mM-300 mM),有利于胶原自组装行为的发生。ASC和PSC自组装后的形貌结构没有明显区别,但在动力学方面,ASC的自组装速率快于PSC,可能是由于端肽引起的,说明端肽可以加快自组装速率,而对形貌结构几乎没有影响。在探索胶原自组装机理的基础上,进一步研究了大分子对胶原自组装行为的影响,为通过自组装制备胶原基复合材料的研究提供理论支持。