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胶原蛋白具有良好的生物相容性、低免疫原性和可生物降解性等优良特性,因而在生物医药、组织工程、食品、化妆品等领域有着广泛的应用。目前市售的胶原蛋白产品主要是采用酸碱水解法或酶解法从动物皮、骨等组织中提取。由于这些方法制取的产品存在的固有缺陷使其在作为医药、生物医学材料或药物载体等方面的应用受到很大限制。本文利用现代生物技术,通过基因工程菌表达和制备重组人源胶原蛋白,主要研究内容如下：1.利用本实验室构建的巴氏毕赤酵母基因工程菌表达重组人源胶原蛋白,采用超声波法低温间歇处理破碎细胞,通过SDS-PAGE检测确定重组人源胶原蛋白的表达形式。2.采用响应面法(response surface methodology, RSM)优化巴氏毕赤酵母摇瓶发酵条件。3.基于甲醇营养型毕赤酵母在发酵罐中表达外源蛋白的特点,利用响应面法优化的发酵条件,在3.7L自控发酵罐和12.5L自控发酵罐上进行高密度发酵工艺优化。对优化工艺条件下的高密度发酵进行动力学分析,建立了甲醇诱导表达阶段的菌体生长模型、产物形成模型和基质消耗模型。4.采用硫酸铵盐析法、Q-Sepharose Fast Flow阴离子交换树脂柱层析(?)(?) SephadexG100凝胶过滤层析组合方法、一步Sephadex G100凝胶过滤层析三种方案对表达产物进行分离纯化。5.利用氨基酸分析仪、MALDI-TOF-MS,紫外光谱、红外光谱、圆二色谱以及扫描电镜等仪器对纯化后的表达产物重组人源胶原蛋白进行结构表征,并对其进行水溶性、成膜性能、黏度以及生物活性检测以考察其作为生物医学材料等方面应用的潜质。6.利用模拟空间环境,在高磁场和微重力条件下,探讨巴氏毕赤酵母基因工程菌表达重组人源胶原蛋白的生物学效应。7.利用表达产物重组人源胶原蛋白与壳聚糖复合制备生物医学纳米材料,通过红外光谱、扫描电镜和透射电镜等仪器对其分析表征。本文利用巴氏毕赤酵母基因工程菌优化表达重组人源胶原蛋白,其表达量达19.49g/L,处于目前国内外领先水平；获得了针对重组人源胶原蛋白最佳纯化方法,其中一步Sephadex G100凝胶过滤层析方案工艺简单,处理量大,是一种较为理想的重组人源胶原蛋白二聚体分离纯化的方法；探索了巴氏毕赤酵母基因工程菌表达重组人源胶原蛋白在模拟空间环境下的生物学效应；研究了利用表达产物制备生物医学纳米材料的方法。