胶原蛋白组成、分类、应用、市场规模和技术难点在哪?

最佳答案 匿名用户编辑于2024/06/12 15:20

重组胶原市场前景广阔。

1.胶原蛋白介绍:人体主要结构蛋白,未来应用场景不断开拓

胶原蛋白是人体和脊椎动物的主要结构蛋白,作为支持组织和结缔组织的主要组分,可起支持、保护、连接等多种作用。对于人体皮肤而言,胶原蛋白在真皮层中含量高达 70%—80%,是维持皮肤与肌肉弹性的主要成分,能使皮肤保持结实而有弹性。而随着年龄的增长、体内的氧化作用以及外界因素如紫外线的照耀对胶原蛋白的破坏,人体体内胶原蛋白流失开始加快,导致真皮组织也开始塌陷,皮肤变薄,失去弹性,变得松弛、老化等。 胶原蛋白是由多个原胶原组装形成的纤维状蛋白质。原胶原是胶原蛋白的基本单位,由 3 条多肽链组成。3 条原胶原肽链可通过链间氢键彼此盘绕形成稳定的三螺旋结构。目前,已编码约 29 种类型胶原蛋白,胶原蛋白可根据结构和形状的不同分为 4 大类,其中 I 型胶原含量最多,约占胶原总量的80-90%,主要分布在骨骼、跟腱、皮肤(成人)、血管壁中,其质地较坚硬,对皮肤起着支撑作用,在医美注射、化妆品中运用较为广泛;III 型胶原蛋白血管中含量较高,作为重要的原料可用于组织修复,改善皮肤干燥、毛孔粗大、皮肤老化等现象。

2.胶原蛋白分类:大致可分为动物源和基因重组胶原蛋白两大类

动物源胶原蛋白指利用酸、酶解法从动物结缔组织(猪皮、牛皮、驴皮、鱼等)中提取胶原蛋白,其中酸解法成本较低,但存在较高的免疫原性风险;酶解法成本和技术要求较高,但同时获得的胶原纯度高、理化性质较好。基因重组胶原蛋白指通过基因工程技术,将人体胶原蛋白基因进行特定序列设计、酶切和拼接、连接载体后转入工程细胞,通过发酵表达生产胶原蛋白。与动物源相比,重组胶原具有生物相容性更高、免疫原性更低、较好的可加工性(如水溶性和乳化特性)、无细胞毒性等优势,此外其变性温度在72°C 以上,远高于动物源胶原蛋白的 40°C,更容易运输和储存,但同时也存在技术仍待进步、生物活性存疑等不足。

3.胶原蛋白的应用:广泛用于医疗保健、美容护理等

胶原蛋白由于其特殊的组织结构使其具备了理化支撑特性和生物学活性,也使其具备作为人工器官骨架或创伤敷料时促进细胞生长、粘附、与新生细胞和组织协同修复创伤等特性,这让胶原成为一种适用范围广泛的生物医用材料。如下表所示,其主要应用方向包括医疗健康、皮肤护理和保健食品等。

4.市场规模:胶原蛋白材料仍有较大渗透空间

胶原蛋白市场规模:胶原蛋白市场快速增长,重组胶原蛋白占比逐步提升

据弗若斯特沙利文数据,2021 年中国胶原蛋白产品市场规模为288 亿元,预计未来以 35.16%的复合增速增加至 2025 年的 961 亿元。从品类结构来看,2021年重组胶原蛋白市场规模为 108 亿,在整体胶原蛋白市场中的份额为37.5%,未来整体增速将高于行业整体,预计以 50%年复合增速增加至2025 年的547 亿元。

具体细分到应用领域看,2021 年中国胶原蛋白市场中,专业皮肤护理市场规模135亿元(含功效护肤 62 亿元,医用敷料 73 亿元),占比46.88%;肌肤焕活应用(如注射医美)市场规模 37 亿元,占比 12.85%;生物医用材料市场规模32 亿元,占比 11.11%;其他市场占比 29.17%,包括食品领域的应用等。

专业皮肤护理

皮肤护理大致分为基础护肤和专业皮肤护理,其中专业皮肤护理包括功效护肤品及医用敷料两大方向。整体来看,在生活及环境压力加大的背景下,人们的肌肤问题越来越多,相关皮肤护理日益受到消费者重视。胶原蛋白材料用于专业皮肤护理时,具有促进组织生长愈合、保水、美白、滋养皮肤等功效,未来在整体专业皮肤护理市场中的占比有望不断提升。 从市场规模来看,2021 年中国专业皮肤护理市场规模566 亿元,其中基于重组胶原蛋白和动物源胶原蛋白的市场规模分别为 94 亿元、41 亿元,二者合计占比23.81%。未来随着重组胶原蛋白技术的逐步突破及消费者接受度和认可度的提升,重组胶原蛋白的市场规模有望继续扩大,预计 2022 年起将以44.3%的复合增速增长至 2027 年的 901 亿元。 从竞争格局来看,2021 年中国前五大专业皮肤护理产品公司占整体市场的44.7%,竞争格局较为集中。前四家均为国内公司,约占市场份额38.0%,其中巨子生物凭借自身在胶原蛋白赛道的龙头属性以 10.6%的市占率排名第二。

医美注射类

从市场规模来看,目前胶原蛋白用于医美注射仍处早期阶段,渗透率较低,但未来增速较快。本身我国医美产业发展仍处于早期阶段,自荷兰汉福生物旗下的胶原产品“爱贝芙”于 2002 年获进口注册证开始至今,中国医美胶原蛋白填充剂市场历史并不长。据 Frost & Sullivan 数据,2021 年中国医美注射类市场规模424亿元,其中胶原蛋白市场规模 37 亿,渗透率 8.73%,透明质酸/肉毒毒素市场规模分别为 217 亿元/139 亿元,渗透率分别为 51.18%/32.78%。而胶原蛋白作为医美注射材料,与玻尿酸具有同样的支撑填充效果,可填充修复皱纹,达到去除皱纹的目的。此外胶原蛋白还可实现诱导组织再生,与周围正常皮肤高效协同实现局部矫形的作用。随着胶原蛋白材料的优势逐渐被市场认知,据弗若斯特沙利文数据,2022-2027 年胶原蛋白在医美注射领域复合增速将达21.7%,高于医美注射整体增速 18.7%。

5.目前重组胶原蛋白在医美注射中的技术难点

如前文所述,胶原蛋白是由多个原胶原形成的纤维状蛋白质。其中原胶原由3条多肽链组成,并通过链间氢键形成稳定的三螺旋结构。而目前市面上的重组胶原蛋白大多仅为与人体胶原蛋白氨基酸序列保持一致的全长肽链甚至部分功能片段,由于缺少三螺旋空间结构,其并不具有支撑和填充功能。因此各大厂商目前通过恢复其三螺旋结构或利用交联技术来提升重组胶原蛋白的支撑性与稳定性。

1)恢复三螺旋结构技术。随着研发投入不断增强,不少公司在重组胶原蛋白三螺旋结构相关技术方面取得突破。巨子生物利用 CHO 细胞技术构建的胶原蛋白三螺旋结构在高温下依然保持稳定;锦波生物突破了具有三螺旋结构的重组 III 型人源化胶原蛋白大分子材料,并能实现规模化生产;江苏吴中合作完成的原材料登记是目前国内第一个通过的重组 I 型人胶原蛋白原料,且具有明确的三螺旋结构;创健医疗研发出氨基酸序列与人天然胶原蛋白完全一致且具有天然三螺旋结构的III 型重组人胶原蛋白,能够实现产业化;丸美股份的重组双胶原蛋白展现了稳定的三螺旋结构。

2)利用交联技术。重组胶原蛋白的交联技术是指通过生物、化学或物理方法将重组胶原蛋白分子之间形成共价键或非共价键连接,从而增强其稳定性和机械性能的一系列技术。然而,包含交联剂的重组胶原蛋白作为医美注射材料进入人体时,可能会对人体造成一定危害。首先,交联剂可能在体内长期残留,难以代谢,尤其是高浓度使用时;其次,残留交联剂可能引起免疫反应,导致注射部位红肿等炎症症状。此外,残留交联剂对人体的长期影响也是未知的。因此,能让交联剂残留越少甚至不残留的交联技术是十分重要的。