胶原蛋白生物材料的研究进展论文

胶原蛋白的提取方法胶原蛋白的提取与纯化的目标是尽量使胶原提取的产率、纯度更高，并且使所提取的胶原能满足不同领域的要求。迄今为止，胶原的提取方法主要有以下4种：酸法、碱法、盐法、酶法。在实际提取过程中，不同提取方法之间往往相互结合，以取得较好的提取效果。1.1 酸法提取酸法提取主要采用低离子浓度酸性条件浸渍处理原料，从而破坏分子间的盐键和希夫碱，而引起纤维膨胀、溶解。作为溶剂使用的酸，主要有盐酸或亚硫酸、磷酸、硫酸、醋酸、柠檬酸和甲酸等。酸法是提取胶原蛋白比较常用和有效的方法，用酸法提取的胶原最大程度地保持了其三股螺旋结构。此法处理快速，所得产品的分子量是连续的，适用于医用生物材料及原料的制备，但产品得率低，设备腐蚀严重，污染重。赵苍碧等[2]采用0.3 %的醋酸溶液在4 ℃下从牛腱中提取胶原蛋白，得到高纯度的胶原蛋白溶液。余海等[3]采用0.5 mol/L的醋酸溶液在4 ℃下从鼠尾肌腱胶成功提取出I型胶原蛋白。Takeshi等[4]胶原蛋白课题组采用0.5 mol/L的醋酸溶液从海妒鱼、鳍鱼、金枪鱼、水母等的皮中提取、分离出纯度较高的胶原蛋白，并对所提取的胶原蛋白的理化性质作了系统的研究。1.2 碱法提取碱法提取胶原蛋白常用的处理剂为石灰、氢氧化钠、碳酸钠等。如Holzer等[5]采用1 %～1.5 %石灰水浸泡的方法提取胶原蛋白。由于它容易造成肽键水解，因此得到的水解产物分子量比较低。所以，若想保留胶原的三股螺旋结构，此法不可取。1.3 盐法提取盐法提取胶原蛋白所用的中性盐有盐酸-三羟甲基胺基甲烷(Tris-HCl)、氯化钠、柠檬酸盐等。在中性条件下，当盐的浓度达到一定量时，胶原溶解。并且可采用不同浓度的氯化钠对提取的胶原蛋白进行盐析处理，可以沉淀出不同类型的胶原蛋白。1.4 酶法提取酶法提取是利用蛋白酶使胶原溶解，水解条件温和，反应速率快，提取的胶原蛋白仍有完整的三股螺旋结构，蛋白纯度高，理化性质稳定，且无环境污染。酶法提取常用的蛋白酶有：胃蛋白酶、胰蛋白酶或者复合酶。工艺可选择一步法，即利用酶液直接提取；二步法，即先用酸或者碱进行初步提取，然后再用酶提取。Langmaier等[6]用MgO预处理革屑，然后用碱性蛋白酶提取胶原的水解产物。Cabeza L.F.T等[7]先用胃蛋白酶，再用碱性蛋白酶提取了2种不同的胶原水解产物。赵苍碧等[2]采用胃蛋白酶和无花果蛋白酶消化法从牛腱中提取胶原蛋白，探讨了酶和酶的加入量对提取结果的影响，给出了酶对胶原提取最佳工艺配比，酶与牛腱的质量比为0.1时效果最佳，而使用无花果蛋白酶时，0.01的配比最佳。

在胶原蛋白的研究中，关于如何实现其100%人源化一直是一个非常重要的方向，因为只有100%人源化才能保证其应用人体无排异，研发出真正安全的胶原蛋白产品。但从技术层面上来讲，剖析胶原蛋白的核心功能区是一个非常困难的工程，只有破解了它的奥秘，我们才能真正意义上了解此类胶原蛋白真正的作用机制，而这无疑需要无数个日夜的奋战。在2018年的6月，锦波生物联合复旦—锦波功能蛋白联合研究中心、中国科学院生物物理研究所完成了一项巨大的成就，他们首次解析了人III型胶原蛋白中央功能区域的高分辨率原子结构，在该领域取得了重要的原始创新突破，后利用重组DNA技术，结合蛋白工程前沿的蛋白理性设计和优化技术，成功得到了高活性重组III型人源化胶原蛋白。这种胶原蛋白和人III型胶原蛋白序列完全一致，并且核心功能区呈现164.88°柔性弯曲，保证了人III型胶原蛋白高活性的特征，开创了护肤领域新的格局。那么，重组III型人源化胶原蛋白究竟是如何护肤的呢？下面我们一起来了解一下。首先，我们先了解一下III型胶原蛋白是什么？以我们面部皮肤为例，含量最多的就是I型和III型胶原蛋白，I型胶原蛋白组织纤维较粗，结构较坚韧，为皮肤提供了支撑作用，而III型胶原蛋白的结构更为柔软，有弹性，以网状结构分布在I型胶原蛋白周围，为面部肌肤提供弹性与水润光泽。在成年之后，III型胶原蛋白无法再由人体自主合成，随着时间的推移流失逐渐加快，而它的流失正是造成我们皮肤衰老，起皱纹的原因。所以，重组III型人源化胶原蛋白的成功研发为我们护肤提供了重要的原材料，开启了延缓衰老的大门！根据科学研究和相关实验，重组III型人源化胶原蛋白在以下4个方面都起到了非常好的护肤效果，包括：1、滋养抗衰锦波人源化III型人源化胶原蛋白能够与人体表皮组织的细胞外基质完美地结合，为保持细胞活性提供非常好的组织环境，有效抑制细胞的凋亡，从而实现表层皮肤的抗衰老功效。2、紧致除皱重组人源化III型胶原蛋白凭借三螺旋稳定结构形成致密规整的超螺旋胶原纤维网，从而保持我们皮肤角质层水分并促进皮肤组织的新陈代谢，增强表层皮肤的血液循环，让皱纹从表层皮肤中消失，起到紧致除皱的作用。3、保湿美白锦波人源化III型胶原蛋白中含有的大量亲水性氨基酸不仅可以为细胞活性创造良好的环境，同时也能够为表层皮肤提供充足的结合水。保证皮肤含水量的同时，也间接作用到了皮肤的光泽程度，能够起到美白的效果。而它具备的三螺旋稳定结构更是拥有非常强的锁水能力，可以激活细胞的代谢功能，降低表层皮肤的色素沉着，避免形成色斑，为皮肤的白皙提供充足水源。4、安全修复锦波人源化III型胶原蛋白具有与人体人身产生的III型胶原蛋白100%相似的功能性结构序列，使得排异反应出现的概率降到了最低且对不同细胞系的存活率影响为0，安全级别拉满。同时，经实验测定，其细胞粘附率为原生胶原蛋白细胞粘附率的190%，这种超强的粘附率不仅可以更好地与皮肤上皮细胞结合，提高皮肤细胞的代谢，实现修复的功能，还可以协助皮肤细胞正常生长与更新，重建皮肤原有的轮廓，达到修复的效果。除此之外，重组III型人源化胶原蛋白在中国生物材料领域也有着颠覆性的突破，目前已有研究表明，将它们涂在血管支架上，将获得非常好的内皮再生功能，能够促进血管的良好修复，这种技术有望催生国际领先的下一代血管支架产品。而在妇科治疗中，重组人源化胶原蛋白可以高质量地修复子宫内膜损伤，并且对粘膜有超乎想象的修复再生能力。重组III型人源化胶原蛋白的研发，填补了全球各种相关技术空白，而随着其不断发展，将在更多的领域呈现出更高的应用价值，开启人源化胶原蛋白新的篇章