9007-34-5 胶原蛋白 词条详情加载中…
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密度
1.01g/mL± 0.02g/mL
水溶解性 It is soluble in water.
溶解度/溶解性 H
2
O：5 mg/mL，混浊，无色，粘稠
胶原蛋白的来源
天然胶原蛋白来源广泛，主要存在于动物的肌腱、骨、皮肤、韧带等组织中。目前应用较广的还是以天然获取的胶原为主，一般从牛、猪、鼠、鱼类等动物的肌腱、真皮和尾巴中提取[1]。胶原蛋白的提取方法有酸法、碱法、盐法、酶法等。碱法提取易导致胶原蛋白变性且会发生消旋反应，一般医用胶原蛋白不采用此法。因组织材料中可溶性胶原蛋白含量较少，提取率不高，盐法提取也较少使用。有研究发现碱法和盐法提取的胶原蛋白三级结构被破坏，没有完整的三螺旋结构。目前，采用酸法和酶法结合提取胶原蛋白的应用较多。酸性溶剂如乙酸等，可使组织溶胀，打开其交联键，利于胶原蛋白的提取；同时，酶制剂如胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等具有专一性，可切断胶原分子N及C端的非胶原性肽，而不改变三螺旋结构。受动物疾病如疯牛病、口蹄疫等影响，鱼类等水产类胶原蛋白的研究应用越来越受到关注。目前，天然胶原仍是胶原蛋白原料的主要来源。
人工合成胶原虽然天然来源的胶原蛋白应用广泛，但其难以修饰，并可能产生致病和免疫不良反应及其批次间的差异性问题，人工重组合成胶原蛋白成为一种新的途径。重组类人胶原蛋白是采用生物基因工程技术将胶原蛋白的基因片段，借助工具酶拼接到适合的载体然后转移到宿主细胞中诱导表达得到，具有质量可控、加工性强、水溶性好、周期性短、较低排斥反应等优点，常见的宿主表达系统有大肠杆菌、酵母菌等。此外，人工化学合成胶原蛋白也是一种来源。研究发现这种人工合成仿生胶原纤维可以黏附和激活血小板，形成凝块，促进愈合，不引起炎症反应，具有作为止血剂的潜力。
提取方法
提取胶原蛋白的大概过程是去除油脂，去除杂蛋白，胶原蛋白析出，纯化等。它的提取方法有以下几种：热水提取法，酸提取法，碱提取和酶提取法。
1.热水提取法
热水提取法是将原料经过除杂蛋白等前处理之后，直接在热水中提取已经变性了的胶原蛋白或胶原蛋白水解物的方法，使用的温度有100℃沸水浴、60-70℃、40-42℃、45℃。
2.酸提取法
酸提取法常用的酸有：甲酸、乙酸、盐酸、草酸、柠檬酸、乳酸等。低离子浓度酸可以破坏分子间盐键和希夫氏碱，引起胶原纤维膨胀、溶解。
使用酸提取胶原时，根据酸浓度、水解温度、水解时间等条件的不同，可以得到分子量不均的胶原水解物。但是在等浓度酸彻底水解过程中色氨酸会全部被破坏，丝氨酸和酪氨酸也会部分被破坏。因此，酸法溶出生物医用胶原要准确控制酸度、温度、时间等影响因素。
3.碱提取法
碱提取通常使用氢氧化钠，碳酸钠等，碱性条件下提取胶原，易引起蛋白质变性，如胶原肽键水解，含羟基、疏基的氨基酸全部被破坏；所得产物等电点pH值较低，天冬酞胺和谷氨酞胺分别转变为天冬氨酸和谷氨酸；如果水解严重，则会产生D、L型氨基酸消旋混合物，若D型氨基酸含量高过L 型氨基酸，则会抑制L-型氨基酸的吸收，有些D型氨基酸有毒，有的甚至有致癌、致畸和致突变的作用。因此，在提取结构完整、使用安全的胶原时，很少采用碱法提取胶原。
4.酶提取法
用蛋白酶处理猪皮，不仅可以水解掉胶原纤维蛋白的末端肽，提高胶原蛋白的产率；而且还不会破坏胶原蛋白的三股螺旋结构，保持其优良的物理和生化特性。通常使用的蛋白酶主要有中性蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、胰蛋白酶和胃蛋白酶等。影响酶提取的因素有很多，如酶浓度、酶与底物的比例、酶解时间、酶解温度、pH值以及料液比等。在实际操作中，大多数采用酶复合法提取胶原蛋白。
生物学性质
1.低免疫原性
胶原作为医用生物材料, 最重要的特点在于其低免疫原性。胶原有三种类型的抗原分子, 第一类是胶原肽链非螺旋的端肽, 第二类是胶原的三股螺旋的构象, 第三类是a-链螺旋区的氨基酸顺序。其中第二类抗原因子仅存在于天然胶原分子中, 第三类只出现在变性胶原中, 而第一类抗原因子在天然和变性胶原中均存在。
2.生物相容性
生物相容性是指胶原与宿主细胞及组织之间良好的相互作用。无论是在被吸收前作为新组织的骨架, 还是被吸收同化进入宿主成为宿主的一部分, 都与细胞周围的基质有着良好的相互作用, 表现出相互影响的协调性, 并成为细胞与组织正常生理功能整体的一部分。
3.可生物降解性
胶原能被特定的蛋白酶降解, 即生物降解性。因胶原具有紧密牢固的螺旋结构, 所以绝大多数蛋白酶只能切断其侧链, 只有特定的蛋白酶在特定的条件下才能降解胶原蛋白, 胶原肽键才会断裂。胶原的肽键一旦断裂, 其螺旋结构随即被破坏, 断裂的胶原多肽就被蛋白酶彻底水解。
化学性质
微黄色片状冻干物；是皮肤、结缔组织和骨、齿的有机物的主要成分，不同来源的胶原蛋白类型不同，但都含有三条α链，排列成三层螺旋构象，初级结构上的细微差别形成不同类型，变性后的胶原蛋白称为明胶。
手术缝合用纤维，用作测定胶原蛋白的底物。 1.在医疗卫生行业中的应用
胶原蛋白在组织工程中主要用作支架材料、皮肤和骨骼等。随着胶原蛋白在组织工程方面的应用，生物工程膜的应用也更加广泛，如血管膜、心脏瓣膜以及韧带等。
胶原蛋白具有良好的生物相容性和可生物降解安全性，可降解吸收，且黏着力好，因而具有独特的皮肤修复功能，其改性后可用于制作皮肤移植材料。胶原蛋白可构成细胞外基质的骨架，是细胞重要的组成成分，对细胞起到锚定和支持作用，并可为细胞的增殖和生长提供适当的微环境，并能提供良好的营养供应。因此，胶原无论是在被吸收前作为新组织的骨架还是被吸收同化进入宿主，成为宿主组织的一部分，都与细胞周围的基质有着良好的协调作用，利于上皮细胞的增生修复，从而能促进创面的愈合，可用于烧伤、创伤的修补、治疗和护理，可以减轻和缓解烧伤、烫伤的程度。胶原蛋白生物敷料具有两方面的优势: 一是制备方法简便、灭菌方便、易于加工；二是具有黏附性好、适于肉芽组织和上皮细胞形成、能减少伤口的挛缩和抗原反应、止血性能好、易吸收组织溢泌物等特点。
胶原蛋白因其独特的特性还可用于眼科疾病的治疗。胶原蛋白能够促进角膜上皮细胞损伤的修复和细胞生长，并可溶解于泪液中，具有引导上皮细胞潜入缺损区的能力。同时它的降解产物能被新生细胞利用，合成新的胶原，起到连接细胞的作用。因此，在眼科疾病的治疗中应用相当广泛。胶原蛋白还可以作为眼睛给药的载体，具有提高药物浓度、延长药物作用时间、减少药物的全身药物毒性的作用，具有广阔的发展前景。
胶原蛋白在临床医学中还被广泛地用于美容矫形、牙周疾病的治疗、硬组织修复、神经的修复与再生、牙周神经修复包裹材料、人工器官、心脏起搏器、人体内脏的充添物等。
2.在化妆品中的应用
胶原蛋白可从动物皮中提取，动物皮中除了含有胶原蛋白外还含有透明质酸、硫酸软骨素等蛋白多糖，它们都属于天然保湿因子，是保持皮肤水分的重要物质，而且有阻止皮肤中的酪氨酸转化为黑色素的作用。胶原蛋白与皮肤中的胶原结构和皮肤角质层相似，能促进上皮细胞的增生和修复，补充氨基酸等营养成分，改善皮肤细胞生存的环境、促进皮肤组织的新陈代谢并增强循环，使受损和老化的皮肤得到填充和修复，并具有与皮肤良好的相容性、亲和力和渗透性，可被皮肤充分吸收，从而使皮肤丰满、皱纹舒展，同时能够提高皮肤密度，产生张力。故胶原蛋白有纯天然保湿、美白、祛斑、防皱等作用，可广泛应用于化妆品行业，如今市场中销售的面膜、眼霜、护肤霜等化妆品中很多都含有胶原蛋白。
3.在食品工业中应用
胶原蛋白在食品中有两方面的应用: 一是功能，二是营养。胶原蛋白肽可单独作为功能性食品直接食用，如咀嚼片、运动员所需蛋白质粉和肠内营养制剂等。人们食用含胶原蛋白丰富的食品，除了能有效地延缓机体的衰老、强筋健骨、增强体质外，还可起到减肥降压和补钙等保健效果。胶原蛋白用特定的酶处理后，可破坏其分子内的氢键，使其原有的紧密超螺旋结构破坏，所形成结构较为松散的小分子物质，加入肉制品中可以改善结缔组织，增加蛋白质含量，口感好而且有营养。胶原蛋白的酶解产物还可作为冷冻食品的改良剂，用作增黏剂且熔点较低，易于溶化，具有入口即化的特点。因此胶原蛋白广泛应用于果冻、乳酪酸、火腿、罐头、面包等食品中。另外利用胶原蛋白的成膜性，可将其用作固化酶的膜材料和肉食品标签。胶原蛋白还可作为食品黏合剂合成纤维膜及作为食品保护层，用作肉类、鱼类等的包装纸，作为食品保护层，具有抗氧化性而保持肉食品的颜色鲜亮。
4.在其他领域的应用
随着对胶原蛋白的不断研究，胶原蛋白在其他领域的应用也日益增多且具有良好的发展前景。如将制革工艺过程中剩下的废弃物中含有丰富的胶原蛋白提取出来，可以用作饲料的动物蛋白资源，实现资源利用。将胶原蛋白经变性处理后，可改善其纺织性能而应用于纺织工业。同时近年来胶原蛋白在造纸工业、制革工业、日用化工业等轻工业中也有越来越多的应用。随着研究技术的不断发展和进步，对于胶原蛋白的研究也将继续的深入，胶原蛋白也将应用得更加广泛。
以牛筋、牛跟腱等为原料，经磷酸氢二钠溶液和KCl溶液抽提，将残留物经水洗、脱水、干燥后得成品。
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