Nanaša se na metodo za izboljšanje napetosti in stabilnosti kolagenskih vlaken s kovalentno vezjo znotraj in med molekulami kolagena. Metoda se nadalje deli na fizikalno metodo, kemično metodo, metodo nizkotemperaturne plazme in biološko metodo. Med njimi sta fizikalna metoda in kemična metoda najpogosteje uporabljeni metodi spreminjanja navzkrižnega povezovanja. Vključen je v pojav življenja in o njem redko poročajo pri razvoju biomedicinskih materialov na osnovi kolagena.
Fizikalna metoda
Modifikacija kolagena s fizičnimi sredstvi vključuje ultravijolično obsevanje, hudo dehidracijo, obsevanje z žarki λ in toplotno zamreženje. Če raztopino kolagena obsevamo z ultravijoličnimi žarki, bo med molekulami prišlo do zamreženja, povečala se bo viskoznost in nastal bo gel. Običajno uporabljena metoda ultravijoličnega navzkrižnega povezovanja kolagenskega filma je postavitev kolagenskega filma na aluminijasto folijo na višini 20 cm od 254nm ultravijolične svetilke in obsevanje 1 do 5 ur. Mehanske lastnosti in testi kolagenaze UV-obsevanih kolagenskih filmov so pokazali, da sta bili temperatura krčenja Ts in sposobnost anti-kolagenske encimske hidrolize zamreženih kolagenskih filmov znatno višji kot pri nezamreženih kolagenskih filmih.
Huda dehidracija je tudi pogosto uporabljena metoda pri fizični modifikaciji kolagena, ki vodi do navzkrižnega povezovanja kolagenskih molekul z dehidracijo, s čimer se poveča temperatura denaturacije in izboljšajo lastnosti kolagena. Izboljšana je bila biokompatibilnost modificirane kolagenske membrane, zmanjšana pa je bila topnost v vodi, kar je vplivalo na biokompatibilnost membrane z osteoblasti. Prednost fizikalne modifikacije prvotnega proteina je, da se lahko izogne vstopu eksogenih strupenih kemikalij v kolagen. Pomanjkljivost je, da je stopnja zamreženja kolagenske membrane nizka in je težko doseči enakomerno zamreženje.
Kemijska metoda
Kemična metoda ima višjo stopnjo modifikacije in navzkrižnega povezovanja kot fizikalna metoda in lahko doseže enotno navzkrižno povezovanje, ki je učinkovito za uravnavanje in nadzor različnih lastnosti kolagena. Veliko se uporablja v različnih kemičnih reagentih za navzkrižno povezovanje kolagena za izboljšanje njegove stopnje navzkrižnega povezovanja, mehanskih lastnosti in biokompatibilnosti. Metodo kemične modifikacije lahko razdelimo na tri metode: zamreženje s kemičnimi reagenti, modifikacija stranskih verig in imobilizacija fiziološko aktivnih snovi.
Običajno uporabljena kemična sredstva za navzkrižno povezovanje v metodi zamreževanja s kemičnim reagentom so glutaraldehid, heksametilen izocianat, karbodiimid, difenilfosfonijev azid itd. Med njimi je glutaraldehid najpogosteje uporabljen reagent in izvedenih je veliko število poskusov. Dokazano je, da lahko glutaraldehid zagotovi učinkovito navzkrižno povezovanje, vendar je citotoksičen in je težko nadzorovati njegovo odmerjanje. Poleg tega se z večanjem stopnje zamreženja zmanjšujeta sposobnost absorpcije vode in stopnja nabrekanja. Premreževanje acil azida, poliepoksida ali genipina itd. ne bo povzročilo očitne toksičnosti in lahko doseže idealen učinek navzkrižnega povezovanja. V poročanih poročilih se za navzkrižno povezovanje in spreminjanje kolagena uporablja eno samo sredstvo za navzkrižno povezovanje, uporabljajo pa se tudi mešana sredstva za navzkrižno povezovanje. Metoda biološke zaklopke lahko bistveno zmanjša vsebnost prostih karboksilnih skupin na koncu kolagena v tkivu zaklopke. Poskusi na živalih kažejo, da lahko modificirano tkivo zaklopk ohrani dobro stabilnost tkiva in mehansko natezno trdnost, test imunogenosti pa je negativen, kar je v skladu s kliničnimi aplikacijami.
Modifikacija stranske verige je kemična modifikacija amino in karboksilnih skupin stranske verige kolagenskih molekul, da se izboljša porazdelitev naboja in omogoči kolagenu, da pridobi nove lastnosti, kot je aminosukcinilacija kolagena, ki lahko postane kolagen, bogat z negativnimi naboji. V primerjavi z nespremenjenim kolagenom sta energija adhezije trombocitov in energija tvorbe fibrina šibki in imata antitrombotične lastnosti; vendar, kot je kolagen, bogat s pozitivnimi naboji, pridobljenimi s karboksimetilacijo kolagena, energija adhezije trombocitov, aktivacija v fizioloških pogojih, so lahko vsi visoki. V primerjavi z modifikacijo navzkrižnega povezovanja je bilo opravljenega manj dela na modifikaciji kolagena z uporabo modifikacije stranske verige na področju biomaterialov.
Čeprav lahko s kemičnimi metodami dosežemo enakomerno zamreženje, obstajajo pomanjkljivosti, kot je vnos eksogenih strupenih reagentov in težava pri odstranjevanju ostankov reagentov. Nekatera poročila kažejo, da lahko modifikacija kolagena ali kolagenske kompozitne membrane z nizkotemperaturno plazemsko tehnologijo uvede različne skupine na površino materiala, spremeni kemično sestavo in strukturo površine materiala in tako spremeni lastnosti materiala, kot je ustvarjanje več mest za prepoznavanje celic in izboljšanje površine. energije, izboljšanje polarnosti površine itd.