引言
重组胶原蛋白作为生物医用材料领域的高端生物大分子，因其精准的序列设计、良好的生物活性以及低免疫原性，已成为再生医学与医学美容领域的焦点。根据现行监管分类，重组胶原蛋白注射类产品作为三类医疗器械管理。由于其蛋白质属性的特殊性，产品在效期内的稳定性和安全性高度依赖于包装系统的物理化学性能。
截至2026年1月10日，国内已获批5款重组胶原蛋白产品，标志着该领域已进入规模化临床应用阶段。。
表1：国内已获批重组胶原蛋白产品概况（截至2026.1.10）
| 公司名称 | 产品名称 | 注册证号 | 核心成分 | 剂型与特点 |
|---|---|---|---|---|
| 山西锦波生物医药股份有限公司 | 重组Ⅲ型人源化胶原蛋白冻干纤维 | 国械注准20213130488 | 重组Ⅲ型人源化胶原蛋白 | 冻干纤维，无交联 |
| 山西锦波生物医药股份有限公司 | 重组Ⅲ型人源化胶原蛋白溶液 | 国械注准20233131245 | 重组Ⅲ型人源化胶原蛋白 | 溶液剂型，操作便捷 |
| 山西锦波生物医药股份有限公司 | 重组Ⅲ型人源化胶原蛋白凝胶 | 国械注准20253130751 | 重组Ⅲ型人源化胶原蛋白 | 凝胶剂型，支撑力适中 |
| 陕西巨子生物技术有限公司 | 重组I型α1亚型胶原蛋白冻干纤维 | 国械注准20253132049 | 重组I型α1亚型胶原蛋白 | 首款I型胶原注射剂，冻干纤维 |
| 江苏创健医疗科技股份有限公司 | 交联重组胶原蛋白植入剂 | 国械注准20253132643 | 交联重组胶原蛋白 | 首款交联型，零距离交联技术 |
针对上述不同剂型与成分的产品，包装系统相容性研究不仅是满足监管合规的要求，更是确保生物大分子空间结构完整性与临床安全性的核心环节。
一、 相容性研究的整体思路与技术路径
重组胶原蛋白注射产品的相容性研究是一项系统工程，旨在评价包装材料组分迁移至制剂中的风险，以及包装系统对产品生物学功能的潜在影响。整体研究通常遵循以下技术路径：
1. 风险评估与包材表征
研究起始于对初级包装组件（如预灌封注射器组件、西林瓶、覆膜胶塞）的材质评估。需收集并分析配方中可能存在的添加剂（抗氧剂、硫化促进剂、润滑剂等）。对于重组胶原蛋白，需额外关注包材表面的物理化学能级。
2. 提取研究（Extractables Study）
在受控的实验室极端条件下（模拟溶剂、极端温度、机械辅助），对包装组件进行提取。目的是最大化地识别包材中可能迁移出的化学物质，建立“指纹图谱”，作为后续可沥滤物监测的参考依据。
3. 迁移与可沥滤物研究（Leachables Study）
在实际储存、运输及加速稳定性条件下，定性并定量测定迁移至胶原蛋白制剂中的物质。研究需覆盖全生命周期，特别关注冻干剂型复溶后以及凝胶/溶液剂型长期接触下的动态变化。
4. 相互作用研究（Interaction Study）
相容性研究不仅限于单向的化学迁移，还必须包含双向的相互作用：
- 吸附研究： 评估蛋白质是否因表面吸附导致浓度降低或生物活性丧失。
- 稳定性研究： 监测可沥滤物是否诱发了蛋白聚集、降解或亚可见微粒的产生。
5. 安全性评价（Toxicological Risk Assessment）
基于检测数据，计算分析评价阈值（AET）。对于超过阈值的物质，需依据 ISO 10993-17 开展毒理学评估，确保残留水平在人体的安全耐受范围内。
二、 法规要求：医疗器械与化学注射剂的逻辑异同
重组胶原蛋白注射产品的申报需同时参考化学药与医疗器械的双重标准。主要法规依据包括：NMPA《医疗器械未知可沥滤物评价方法建立及表征技术审查指导原则》、NMPA颁布的系列化学注射剂和药包材相容性研究技术指导原则、GB/T 16886.18 (ISO 10993-18)、USP <1663> 及 <1664> 等。
2.1 监管关注点的差异
虽然两者均关注迁移物，但在评价逻辑上存在显著区别：
- 化学注射剂： 侧重于药物的化学纯度和稳定性，关注杂质是否引起药液理化性质改变。
- 重组胶原蛋白： 侧重于生物学安全与生物学功能。监管核心在于可沥滤物是否会引起免疫原性、细胞毒性，以及是否干扰蛋白的生物活性。
2.2 毒理学评估的深度
化学药评估多关注 PDE（允许日暴露量）。而重组胶原蛋白作为植入类医疗器械，需结合 ISO 10993-1 进行生物学评价。研究必须证明，包材引入的可沥滤物不会通过改变蛋白构象而间接产生免疫原性风险。
三、 重组胶原蛋白相容性研究的特殊关注点
针对重组胶原蛋白的生物学特性，深入探讨以下四个核心维度的影响。
3.1 空间结构的稳定性与功能完整性
重组胶原蛋白之所以具备组织填充与修复功能，高度依赖于其独特的三股螺旋结构。这种复杂的空间构象具有显著的环境敏感性。在相容性研究中，必须特别关注包材对产品“功能完整性”的影响。
蛋白质分子的侧链带有电荷和活性基团，极易与包材表面的极性官能团发生氢键或静电相互作用。如果包材表面的极性分布不均，可能会诱导胶原蛋白分子发生局部折叠错误，即变性。
利用圆二色谱（CD）监测胶原蛋白的二级结构（螺旋含量），利用差示扫描量热法（DSC）评估其热稳定性。研究者需要对比在与包材长期接触后，胶原蛋白的生物学活性是否发生了显著下降。
3.2 界面诱导的蛋白质聚集：以硅油为例
在重组胶原蛋白注射产品的开发中，预灌封注射器（PFS）因其使用便捷、给药精准而成为主流选择。然而，为了保证注射推力的平滑稳定，PFS内壁必须进行硅化处理。硅油的存在已成为影响蛋白质稳定性的主要诱发因素。
硅油微滴具有强烈的疏水性，而重组胶原蛋白分子内部也含有疏水核心。当两者相遇，胶原蛋白往往会暴露出疏水残基并吸附在硅油微滴表面。
这种吸附会产生级联反应。硅油微滴起到了“晶种”的作用，诱导蛋白分子发生非共价聚集，形成肉眼不可见、甚至肉眼可见的亚可见微粒。这些聚集体不仅会导致有效成分浓度下降，更关键的风险在于，它们会形成高度重复的抗原表位，极易被免疫系统识别，从而引发患者的免疫原性反应，导致局部红肿或过敏等临床不良事件。
因此，针对重组胶原蛋白的相容性研究，必须重点硅油的浸出，监测亚可见微粒（利用微流成像MFI或光阻法）。
3.3 金属离子的螯合与催化氧化
重组胶原蛋白分子链中分布着大量的氨基酸残基，如谷氨酸和天冬氨酸，它们天然具备螯合金属离子的能力。在相容性研究中，包装材料释放出的微量金属离子常会在重组胶原蛋白溶液中引发显著的促聚集效应。
玻璃包材可能释放出铝（Al）、钡（Ba）或硼（B）离子；丁基胶塞可能释放出锌（Zn）、钙（Ca）、镁（Mg）等离子；而在预灌封注射器的制造过程中，残留的钨（W）氧化物更是不容忽视。
这些多价阳离子往往充当了蛋白质分子间的“桥梁”，通过螯合作用将多个蛋白单体拉拢在一起，诱发蛋白沉淀或溶液浑浊。此外，像铁（Fe）、铜（Cu）这样的过渡金属离子，还能通过 Fenton 反应催化产生自由基，攻击胶原蛋白的侧链，导致氨基酸发生氧化降解。
因此，相容性研究中必须建立针对性的金属离子迁移研究，通常需借助电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）这种超高灵敏度的分析仪器，确保这些微量元素处于严格控制的范围内，防止其从内源性改变蛋白的生化稳定性。
3.4 环境pH值的波动与等电点效应
重组胶原蛋白的溶解度和物理状态对环境的酸碱度（pH）表现出极高的敏感性。每种重组胶原蛋白都有一个特定的等电点（pI），当溶液 pH 趋近等电点时，分子的净电荷趋于零，分子间斥力减弱，胶原蛋白会迅速发生聚集并析出。
包材与药液接触的过程中，玻璃表面的碱性释放或胶塞中酸碱性物质的迁出，都可能打破这种平衡。
西林瓶在拉制过程中底部容易出现碱性氧化物的富集。随着储存时间的推移，这些碱性物质迁入药液，可能导致局部 pH 偏移。对于重组胶原蛋白而言，即使是 0.1 个单位的 pH 变化，也可能诱发微量的蛋白纤维化或凝胶化。
因此，相容性研究中的稳定性考察部分，需要考察金属离子的浸出和pH。
还应同步观察是否存在“玻璃脱片（Delamination）”现象。脱落的硅酸盐薄片表面具有很高的化学活性，往往会成为蛋白质聚集的温床。这种物理上的不相容性，是评价药包材质量受控的重要指标。
四、 包装系统的选择建议
基于重组胶原蛋白的高价值与高敏感性，选择合适的包装系统应遵循以下原则：
-
容器系统：
- 一级、、中性硼硅玻璃： 仍是目前的主流选择，但需通过浸出液离子含量等指标严格把控碱释放风险。
- 环烯烃聚合物（COP）： 针对易受金属离子或硅油干扰的产品，COP 瓶/注射器具备低吸附、无金属残留及低硅化需求，是理想的替代方案。
-
密封组件：
- 首选覆膜胶塞（ETFE/PTFE）： 膜层能有效阻隔胶塞主体中硫化剂等有机物向重组胶原蛋白的迁移。
-
硅化工艺优化：
- 优先选择交联硅化（Baked Silicone）工艺，或针对极端敏感产品探索无硅化预灌封系统。
结语
重组胶原蛋白注射类产品的相容性研究不仅是法规申报的刚性要求，更是对生物大分子精细结构保护的深度实践。包装系统不仅是一个静态的容器，更是一个能够维持重组胶原蛋白三股螺旋构象稳定的动态保护系统。通过科学的路径验证与高标准选材，才能真正实现产品的安全。