膠原蛋白

膠原蛋白

生物高分子、動物結締組織中的主要成分
生物高分子,動物結締組織中的主要成分,也是哺乳動物體内含量最多、分布最廣的功能性蛋白,占蛋白質總量的25%~30%,某些生物體甚至高達80%以上。[1]畜禽源動物組織是人們獲取天然膠原蛋白及其膠原肽的主要途徑,但由于相關畜類疾病和某些宗教信仰限制了人們對陸生哺乳動物膠原蛋白及其制品的使用,現今正在逐步轉向海洋生物中開發白。歐洲食品安全局(EFSA)已證實了即使是動物骨骼來源的膠原蛋白也不存在感染瘋牛病和其它相關疾病的可能。由于氨基酸組成和交聯度等方面的差異,使得水産動物尤其是其加工廢棄物—皮、骨、鱗中所含有的豐富的膠原蛋白具有很多牲畜膠原蛋白所沒有的優點,另外來源于海洋動物的膠原蛋白在一些方面明顯優于陸生動物的膠原蛋白,比如具有低抗原性、低過敏性等特性。因此水産膠原蛋白可能逐步替代陸生動物膠原蛋白。膠原蛋白種類較多,常見類型為Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅴ型和Ⅺ型。膠原蛋白因具有良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性,因此在食品、醫藥、組織工程、化妝品等領域獲得廣泛的應用。比如中國傳統的膠原保健品“阿膠”,主要是以驢皮為原料(其實就是驢皮中所含膠原蛋白),具有較高的滋補保健作用,有中藥三寶之一的美譽。
    中文名:膠原蛋白 外文名:collagen 适用領域: 所屬學科: 化學式:大分子物質無化學式 簡稱:膠原 一級學科:材料科學 優質廠家:西安璟程 執行标準:國家藥典 拉丁文:colágeno

簡介

膠原蛋白(collagen)存在所有多細胞動物體内,是體内含量最多的一類蛋白質,存在于幾乎所有組織中,是一種細胞外蛋白質,以不溶纖維形式存在,具高度抗張能力,是決定結締組織韌性的主要因素。膠原蛋白富含人體需要的甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸等氨基酸。膠原蛋白是細胞外基質中最重要的組成部分。

膠原蛋白

生物高分子,一種纖維蛋白,動物結締組織中的主要成分,也是哺乳動物體内含量最多、分布最廣的功能性蛋白,占蛋白質總量的25%~30%。與組織的形成、成熟、細胞間信息的傳遞,以及關節潤滑、傷口愈合、鈣化作用、血液凝固和衰老等有着密切的關系。膠原蛋白也是生物科技産業最具關鍵性的原材料之一,在醫學材料、化妝品、食品工業等均有着廣泛應用。

分布

在水産動物體内膠原蛋白含量高于陸生動物,如鲢魚、鳙魚和草魚魚皮的蛋白質含量分别為25.9%、23.6%和29.8%,均高于各自相應魚肉的蛋白質含量:17.8%、15.3%和16.6%。而魚皮中的膠原含量最高可超過其蛋白質總量的80%,較魚體的其它部位要高許多,有研究報道真鲷魚皮中膠原蛋白占粗蛋白的80.5%,鳗鲡則高達87.3%。

如此高的含量意味着得率也高,如小鲔鲣42.5%;日本海鲈40.7%;香魚53.6%;黃海鲷40.1%;竹莢魚43.5%(均以幹重計)。但膠原蛋白的種類要少得多,已從魚類中分離鑒定出的膠原類型有:廣泛分布在真皮、骨、鱗、鳔、肌肉等處的I型、軟骨和脊索的Ⅱ型和Ⅺ型以及肌肉的V型。而魚皮和魚骨所含的Ⅰ型膠原蛋白是其主要膠原蛋白。此外,還發現ⅩⅧ型膠原,然而哺乳動物中含量比較豐富的Ⅲ型膠原,在水産動物中尚未發現。

其中隻有Ⅰ型膠原蛋白的價格人們才可以接受;其它類型的膠原如Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等僅在研究中制備,由于價格昂貴都不宜于大量生産。

由于無脊椎動物與脊椎動物在進化上相距遙遠,它們的膠原性質存在明顯的差異。水産無脊椎動物的膠原主要可分為兩類,類Ⅰ型及類Ⅴ型膠原,均相當于脊椎動物的Ⅰ型膠原。其中類Ⅰ型膠原比較富含有丙氨酸和糖結合型的羟賴氨酸,廣泛的存在于軟體動物的各種器官中,包括:烏賊類的皮和頭蓋軟骨、章魚的皮鮑的肌肉和外套膜等。

類Ⅴ型膠原是丙氨酸含量比較少、富含糖結合型羟賴氨酸,已從矶海葵的中膠層、節足動物蝦類和蟹類的肌肉及皮下膜以及原索動物羅氏石勃卒的肌膜體中分離出來。與脊椎動物相比,水産無脊椎動物的膠原顯着難溶,富含于羟賴氨酸,尤其是糖結合型含量多,而且纖維的直徑小于50nm。有人對海參膠原研究發現,刺參體壁含蛋白3.3%,其中70%為膠原蛋白。氨基酸分析,膠原富含丙氨酸和羟脯氨酸,但羟賴氨酸含量較少,SDS電泳及SP凝膠柱分析發現其膠原組成為(α1)2α2。

還有人從仿刺參(S.japonicus)提取膠原蛋白,利用EDTA 和 Tris-HCl浸泡溶漲,用氫氧化鈉除去雜質和非膠原蛋白,采用胃蛋白酶促溶提取粗制膠原,通過鹽析和透析獲取精緻膠原蛋白,并進一步利用Sephacryl S-300 HR凝膠過濾和DEAE-52陰離子交換除去多糖,獲取膠原蛋白純品。SDS-PAGE電泳表明膠原分子的組成為(α1)3,且α鍊類似于脊椎動物Ⅰ型膠原的α1鍊,熱收縮溫度為57℃,低于牛皮膠原5℃。

還有人對采自日本Senzaki海灣的Stomolopus meleagri水母的外傘組織進行了分析。整個中膠層被分成三部分,利用醋酸首先将凍幹的水母中膠層分為酸溶性蛋白和酸不溶性物質,利用NaCl溶液将酸溶性蛋白分為酸溶性膠原蛋白和酸溶性非膠原蛋白,而不溶入醋酸的中膠層經胃蛋白酶處理後大多變為可溶性的膠原質。然後利用氨基酸分析儀對分離得到的三部分的組成分别進行分析。發現該水母外傘中膠原蛋白含量很高,大約占幹重的46.4%。

經SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳分析其膠原蛋白是由三個獨特α鍊組成,按照它們的移動位置分别分别确定為α1、α3、α2鍊。氨基酸分析表明S.meleagri水母外傘膠原質中甘氨酸含量最高,每1000個氨基酸殘基含有309個甘氨酸,其次為谷氨酸、脯氨酸和丙氨酸,分别為98、82和82個殘基,羟基脯氨和羟基賴氨酸數也較高,分别為40和27。外傘中高的膠原蛋白含量表明水母資源是一個潛在的膠原蛋白源。

Ⅰ型膠原分子長度約300nm,直徑約1.5nm,呈棒狀,由三條肽鍊組成,其中有兩條α(Ⅰ)鍊,一條α(Ⅱ)鍊。對機體功能作用最強。α(Ⅰ)鍊和α(Ⅱ)鍊之間的氨基酸序列隻有微小的差異。有人利用Ⅰ型膠原蛋白的電腦模型來模拟結締組織的外基質結構,結果表明,用其它一些基團取代Ⅰ型膠原蛋白兩條鍊上氨基乙酸就會導緻骨合成異常。

第3條α鍊多存在于絕大多數真骨魚類,尤其是魚皮,其他陸生脊椎動物沒有。由3條異種α鍊形成的單一型雜分子α1(Ⅰ)α2(Ⅰ)α3(Ⅰ)組成,而非[α1(Ⅰ)]2α2(Ⅰ)。有人研究了黑石首魚和羊頭海鲷的骨和鱗的酸性膠原蛋白(ASC)的電泳類型,發現在電泳譜帶上可以清楚地看到β、γ、α1和α2組分,且α1的分子量為130kD,α2的分子量為110kD。因此,在某些魚類中,與其他組織,如肌肉和膀胱相比較,魚皮膠原蛋白中的α3(Ⅰ)鍊更适宜傳遞。

IV型膠原蛋白非常細小而且呈線性分布在組織内部,是連接表皮和真皮的主要要素。Ⅴ型膠原的肽鍊由2條α1鍊和1條α2鍊或由3條α1鍊組成,存在3種組裝形式:[α1(Ⅴ)]3、[α1(Ⅴ)]2α2(Ⅴ)和α1(Ⅴ)、α2(Ⅴ)、α3(Ⅴ),其中以[α1(Ⅴ)]2α2(Ⅴ)為主。Ⅴ型膠原分布在細胞周圍以及Ⅰ型膠原的周圍,可能在基膜和結締組織之間起着橋梁作用,已經從數種魚類肌肉中分離出來。XV型膠原蛋白分布較廣而且多分布在血管、神經組織的外圍地帶,而且其與角化細胞腫瘤黑素細胞腫瘤發生有關。

ⅩⅧ型膠原發現的相對較晚,同源性較高,還有不同的亞類,主要存在于肺、肝髒和腎髒等組織中。屬于被稱之為multi-plexin的特殊膠原亞族,含有其他膠原所沒有的C末端非三螺旋區(non-triple-heli-cal regions,NC1),這一特殊結構使其與其他僅由三螺旋結構組成的膠原相比擁有更好的靈活性。ⅩⅧ型膠原的研究主要集中在醫學和分子生物學領域,如胚胎中的轉錄表達。

理化性質

化學

一般是白色、透明的粉狀物,分子呈細長的棒狀,相對分子質量從約2kD至300kD不等。膠原蛋白具有很

強的延伸力,不溶于冷水、稀酸、稀堿溶液,具有良好的保水性和乳化性。膠原蛋白不易被一般的蛋白酶水解,但能被動物膠原酶斷裂,斷裂的碎片自動變性,可被普通蛋白酶水解。當環境pH低于中性時,膠原的變性溫度為40~41℃,當環境pH為酸性時,膠原的變性溫度為38~39℃。

膠原蛋白紅外光譜圖冊參考資料。

膠原蛋白是一種兩性電解質,這取決于兩個因素,其一,膠原每個肽鍊具有許多酸性或堿性的側基;其二,每個肽鍊的兩端有α-羧基和α-氨基,都具有接受或給予質子的能力,它們可在特定的pH值範圍内,解離産生正電荷或負電荷,換句話說,随着

介質的pH值,不同膠原即成為帶有許多正電荷或負電荷的離子。膠原肽鍊側基的pKa值與其組成氨基酸側基的pKa值略有不同,這是由于在蛋白質分子中受到鄰近電荷的影響所造成的。等電點是7.5~7.8,呈現出偏堿性,因為膠原的肽鍊中堿性氨基酸比酸性氨基酸多一點。由于是高分子,在水溶液中具有膠體性質和一定粘度,粘度在等電點時最低,而且溫度越低,粘度越大。

不同分子量分布膠原蛋白溶液的黏度與溶質濃度、溶劑、pH、溫度和外加電解質有關。在等電點時膠原蛋

白溶液的黏度最低,pH值低于或高于等電點時,膠原蛋白及多肽均将帶一定電荷,溶液的黏度相應增大,離等電點越遠,溶液的黏度越大;不同分子量分布膠原蛋白及多肽溶液的黏度均随溫度升高而下降。膠原蛋白分子量越大,濃度越大,溶液的黏度越高,高分子量膠原蛋白溶液的黏度随濃度增加呈指數上升,而低分子量膠原蛋白溶液的黏度則随濃度增加近似直線上升;在膠原蛋白及多肽溶液中加入電解質會導緻其黏度明顯上升。

膠原蛋白的水解産物含有多種氨基酸,其中以甘氨酸最為豐富。其次為丙氨酸、谷氨酸和精氨酸,半胱氨酸、色氨酸、酪氨酸以及蛋氨酸等必需氨基酸含量低,因此,膠原蛋白屬不完全蛋白質。水解豬皮膠原所得的肽類産物中含有19種氨基酸,其中包括7種成人必需氨基酸和2種幼兒必需的半必需氨基酸;而且氨基酸總量高達90%以上。在八種人體必需氨基酸中含有六種:異亮氨酸(Ile)為1.21%,亮氨酸(Leu)和苯丙氨酸(Phe)為4.89%,缬氨酸(Val)2.95%,蘇氨酸(Thr)為1.95%,賴氨酸(Lys)為1.94%。

膠原的相對分子質量大,電泳圖有3條泳帶,在100kD附近出現的2條泳帶分别是膠原分子的α1鍊和α2鍊,在200kD附近出現的1條泳帶是膠原分子的β鍊。即膠原的每條多肽鍊相對分子質量可達100kD,1個膠原分子相對分子質量為300kD。多肽分子量的測定方法常用SDS-PAGE,凝膠色譜法以及質譜法。

有人采用凝膠過濾色譜法測定脫鉻革屑中膠原水解産物分子量分布在16.1KD左右。飛行時間質譜法測定比目魚皮膠原寡肽分子量的分布主要集中在0.6~1.8kD。動物蛋白酶水解後的膠原多肽的分子量在2~7kD,比植物蛋白酶水解的膠原多肽分子量範圍更廣。

膠原的熱穩定性是指測定其在水系中纖維的熱收縮溫度(Ts),或溶液中分子的熱變性溫度(Td)。Ts和Td之差一般在20~25℃,而Ts值較Td值容易測定。Td還可以表示膠原螺旋被破壞的溫度,另外還與其亞氨基酸(脯氨酸和羟脯氨酸)的含量有關,尤其是羟脯氨酸含量,它們之間存在正相關,冷水性魚類的羟脯氨酸含量最低,所以冷水性魚類膠原蛋白Td值明顯低于暖水性魚類,而又都低于陸生動物。

但魚皮膠原蛋白與魚肉膠原蛋白相比,其真皮的Td要比肌肉的低1℃左右,這與肌肉膠原中脯氨酸的羟基化率較真皮膠原高有關。有人測定了多種魚皮可溶性膠原蛋白的氨基酸組成,并與牛皮的氨基酸組成進行了比較,發現魚皮膠原蛋白的羟脯氨酸和脯氨酸等亞氨酸含量比牛皮的低。此外,魚皮明膠與牛皮明膠相比,其固有的粘度、熱變性溫度均比較低。

膠原蛋白的熱變性溫度可以通過測定膠原蛋白溶液增比黏度的變化來确定。其方法是将膠原蛋白樣品溶于一定量的緩沖溶液中,并配制成一定濃度的溶液,然後用烏式黏度計測量溶液在一定溫度區間内保持一定時間後的增比黏度,以增比黏度對溫度作圖,當增比黏度變化50%時所對應的溫度即為熱變性溫度。

另外,即使同一生物,皮和骨膠原蛋白的熱變形溫度也可能不一,像來自日本海鲈、鲐魚、大頭鲨和眼斑鲀的皮膠原蛋白的變性溫度為25.0~26.5℃,而骨膠原蛋白的變性溫度則為29.5~30.0℃。附帶結論是骨膠原蛋白的變性溫度範圍整體上比皮膠原蛋白的變性溫度範圍要高。而且骨膠原蛋白和皮膠原蛋白在不同pH時的溶解度不同。這表明皮和骨膠原蛋白的分子特性和構型存在差異。

作為生物高分子,膠原的強度不大,有研究表明膠原蛋白的凝膠強度與其濃度的平方幾乎成正比關系,強度測定可用凝膠強度計。

特别提示:明膠、膠原蛋白和水解膠原蛋白并不相同。明膠是膠原在高溫作用下的變性産物,其組成複雜,相對分子質量分布寬,由于高溫造成膠原蛋白變性,膠原分子的3股螺旋結構被破壞,但可能有部分α鍊的螺旋鍊還存在,因此一定濃度的明膠溶液能成凝膠狀。在食品工業、攝影和制藥業中被廣泛應用。據報道,全世界每年生産的明膠産品中,有65%用于食品工業,20%用于照相工業,10%用于制藥工業。

水解膠原蛋白是在較高溫度下用蛋白酶水解膠原或明膠得到的,受溫度和酶的雙重作用,使水解膠原蛋白的相對分子質量比明膠更小,由于在較高溫度條件下,蛋白酶對膠原肽鍵的水解是随機的,使水解得到的蛋白液組成也很複雜,是相對分子質量從幾千到幾萬的蛋白多肽的混合物。由于分子量小,水解膠原蛋白容易降解,所以在營養保健品和日用化學品開發方面擁有一定的市場。

水解膠原蛋白可用于生物發酵培養基,也可以作為一種高蛋白飼料營養添加劑替代進口魚粉用于混、配合飼料生産。膠原、明膠和水解膠原蛋白這3種物質雖具有同源性,但在結構和性能上卻有很大的區别。膠原保留特有的天然螺旋結構,在某些方面表現出明顯優于明膠和水解膠原蛋白的性能,如膠原止血海綿止血性能優于明膠海綿,作為澄清劑用的魚膠原如果變性則沉降能力明顯降低。然而,人們對這3種物質的認識常常産生混淆,認為它們具有相同性質,甚至認為它們是同一種物質。

水解膠原蛋白和膠原多肽也并不相同,可以近似認為是宏觀和微觀的關系。膠原蛋白分子經水解後主要形成相對分子量較小的膠原多肽,由于膠原蛋白獨特的三股超螺旋結構,性質十分穩定,一般的加工溫度及短時間加熱都不能使其分解,從而造成其消化吸收較困難,不易被人體充分利用。水解後其吸收利用率可以提高很多,且可以促進食品中的其它蛋白質的吸收。

膠原多肽除了肽鍊的兩端含有未縮合的末端羧基和氨基外,在側鍊上還含有Lys的ε-NH2以及Asp和Glu的-COOH。膠原多肽可完全溶解于水(冷水亦可溶解),水溶液低粘度,在60%的高濃度下也有流動性,耐酸堿性能好,在酸、堿存在的情況下均無沉澱;耐高溫性能好,200℃加熱亦無沉澱,同時它還具有良好的吸油性、起泡性和吸水性等。

結構

一級結構是蛋白質分子中氨基酸以肽鍵連接的順序,每一種蛋白質分子,都有其特定的氨基酸組成和排列方式,由此就決定了不同的空間結構和功能。蛋白質分子中一級結構關鍵部位氨基酸的改變,會直接影響其功能,這個關鍵部位就是蛋白質分子的活性中心。已發現并确認了不下30種類型的膠原蛋白。

一般的蛋白質是雙螺旋結構,而作為細胞外基質(ECM)的一種結構蛋白,膠原蛋白由三條多肽鍊構成三股螺旋結構,或稱膠原域,即3條多肽鍊的每條都左旋形成左手螺旋結構,再以氫鍵相互咬合形成牢固的右手超螺旋結構。膠原特有的左旋a鍊相互纏繞構成膠原的右手複合螺旋結構,這一區段稱為螺旋區段,螺旋區段最大特征是氨基酸呈現(Gly-X-Y)n周期性排列,其中x、Y位置為脯氨酸(PrO)和羟脯氨酸(Hyp),是膠原蛋白的特有氨基酸,約占25%,是各種蛋白質中含量最高的;

膠原蛋白中存在的羟基賴氨酸(Hyl)在其它蛋白質中不存在,它不是以現成的形式參與膠原的生物合成,而是從已經合成的膠原的肽鍊中的脯氨酸(Pro)經羟化酶作用轉化來的。而一般陸生哺乳動物蛋白質中羟脯氨酸和焦谷氨酸的含量極微少。與陸生動物相比,水生動物中的膠原蛋白,其脯氨酸和羟脯氨酸的總量少,而含硫元素的蛋氨酸(Met)含量要遠大于陸生動物中的膠原蛋白。

一級結構是組成膠原蛋白多肽鍊的氨基酸序列;膠原蛋白分子是由3條左手螺旋(二級結構)的多肽鍊成,它們相互纏繞形成一個在中心分子軸周圍的右手螺旋(三級結構);完整的膠原蛋白分子的長度約280nm,直徑約1.5nm;在Ⅰ型膠原原纖維的二維結構(小角X線衍射圖譜和透射電子顯微照片)中,膠原分子通過一個或多個4D距離與另一個膠原分子交錯,D表示在小角X線衍射圖譜中所見的基本重複距離,或電子顯微照片中所見的重複距離。因為膠原分子的長度約是4.4D,膠原分子的交錯引起約有0.4D的折疊區和約0.6D的缺損區。

膠原蛋白中甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、脯氨酸(Pro)和谷氨酸(Glu)含量較高,特别是甘氨酸,

約占總氨基酸的27%,也有報道說占1/3,即每隔兩個其它氨基酸殘基(X,Y)即有一個甘氨酸,故其肽鍊可用(Gly-X-Y)n來表示。每個原膠原分子由三條α-肽鍊組成,α-肽鍊自身為α螺旋結構,肽鍊中每三個氨基酸殘基中就有一個要經過此三股螺旋中央區,而此處空間十分狹窄,隻有甘氨酸适合于此位置,由此可解釋其氨基酸組成中每隔兩個氨基酸殘基出現一個甘氨酸的特點。

特别注意,X、Y均表示任意的氨基酸,隻不過X通常是脯氨酸,Y通常指羟脯氨酸。同時還含有少量3-羟脯氨酸(3-hydroxyproline)和5-羟賴氨酸(5-hydroxylysine,Hyl)。羟脯氨酸殘基可通過形成分子内氫鍵穩定膠原蛋白分子。三條α-肽鍊借範德化力、氫鍵及共價交聯則以平行、右手螺旋形式纏繞成“草繩狀”三股螺旋結構,使膠原具有很高的拉伸強度。

改性

交聯

指使膠原分子内部和分子間通過共價健結合提高膠原纖維的張力和穩定性的方法。該法又分為物理方法、化學方法和低溫等離子體法,生物學方法;其中物理方法、化學方法是最常用的交聯改性方法,生物學方法改性膠原蛋白主要在研究有關動物老化的生命現象中涉及,在研制膠原基生物醫學材料中少見報道。

物理方法

通過物理手段對膠原蛋白改性有紫外線照射重度脫水、λ射線照射和熱交聯等方法。膠原溶液如被紫外線等照射,将在分子間産生交聯,粘度增加,生成凝膠。常用的紫外線交聯膠原膜的方法是将膠原膜放在鋁箔上,距離254nm紫外燈20cm高度,照射1~5h。對紫外線照射的膠原膜進行力學性能和膠原酶試驗表明:交聯膠原膜的萎縮溫度Ts和抗膠原酶解的能力均顯着高于未交聯膠原膜。

重度脫水也是膠原蛋白物理改性中常使用的方法,該法是通過脫水導緻膠原分子間交聯,從而增加變性溫度,改善膠原的性能。改性後膠原膜生物相容性提高,降低了水溶性,影響了膜與成骨細胞的生物相容性。物理方法改性原蛋白的優點是可避免外源性有毒化學物質進入膠原内,缺點是膠原膜交聯度低,且難以獲得均勻一緻的交聯。

化學方法

化學方法比物理方法改性交聯度高,且能獲得均勻一緻的交聯,對調節、控制膠原的各性質均有效。已廣泛應用于各種化學試劑交聯膠原,以提高其交聯度、力學性能及生物相容性。化學改性法具體又可分為使用化學試劑交聯、側鍊的修飾、生理活性物的固定化三種方法。

化學試劑交聯法中常用的化學交聯劑有戊二醛、己異二氰酸酯、碳化二亞胺、疊氮二苯基磷等,其中戊二醛是應用最廣泛的試劑,大量實驗證明:戊二醛能提供有效交聯,但有細胞毒性,且其用量難以控制。另外,随着交聯度的增加,吸水能力和膨脹度卻會降低。酰基疊氮化物、聚環氧化物或京尼平交聯等,不會引入明顯的毒性,且可獲得理想的交聯效果。

所見報道中,多使用單一交聯劑對膠原蛋白交聯改性,但也有使用混合交聯劑的,如為了解決人工心髒瓣膜晚期鈣化問題,篩選出環氧丙烷化學改性戊二醛處理生物瓣的方法,可明顯減低瓣膜組織膠原蛋白末端遊離羧基含量。動物實驗表明,經改性後的瓣膜組織能保持較好的組織穩定性和機械抗張強度、免疫原性測試為陰性,符合臨床應用。

側鍊修飾就是對膠原分子側鍊的氨基和羧基進行化學修飾,改善電荷分布,使膠原獲得新的特性,例如将膠原氨基丁二酰化,可變成負電荷豐富的膠原。與未修飾膠原蛋白相比血小闆粘附能,血纖維蛋白形成能都弱,有抗栓性;然而如将膠原羧基甲基化獲得的正電荷豐富的膠原,生理條件下血小闆粘附能、活化能都高。與交聯改性相比,在生物材料領域,利用側鍊修飾對膠原改性所做的工作還較少。

化學方法雖然可獲得均勻一緻的交聯,但存在着引入外源有毒試劑,殘留試劑難清除等缺點。一些報道表明,低溫等離子體技術改性膠原或膠原複合膜可使材料表面引入不同基團,改變材料表面化學組分和結構,從而改變材料的特性,如使之更具有細胞識别位,提高表面能,改善表面極性等。

與其它高分子共混

膠原單獨使用,物理機械性能差(這幾乎是天然材料共有的弱點),性能單一,且因有親水性強,在體内易被膠原酶降解等不可避免的弱點限制了它的應用。但如将膠原與其它物理、化學性質不同的合成或天然高分子共混,組成一種多相固體材料,在性能上膠原與其它高分子互相補充,膠原基“複合材料”的概念由此産生。

天然高分子材料中最具代表性的是天然蛋白質和天然多糖,多糖主要有軟骨素、HA(透明質酸)、殼聚糖、肝素等,多糖複合材料比較集中于可吸收性外科縫線、藥物釋放的載體、皮膚替代物、透析膜、止血劑、醫用引導組織再生材料、骨替代材料、組織培養系統的支架。

補充方式

常見膠原蛋白補充方式有如下幾種:

口服食物

比如多喝富含膠原蛋白的骨肉湯、口服膠原蛋白補品等。但由于會被人的消化系統過濾掉很大一部分,且真正能到達肌膚并起作用的量非常有限,因此,其過程比較冗長,效率也偏低。

直接皮下注射

主要用于填充深的皺紋,皮膚損傷造成的缺損(如青春痘疤)和修補臉形的缺陷等。其效果立竿見影,但注射到皮膚内的膠原蛋白會被人體逐漸吸收,因此其功效隻能維持半年至一年,而且少數人群可能會出現過敏、感染等副作用。

口服小分子

這是目前最為成熟和最為有效的膠原蛋白補充方法,但需要注意的是最好是純天然無添加的小分子膠原蛋白肽(分子量小于1000道爾頓),才能真正進入真皮層幫助修護肌膚,重建膠原蛋白層。

鑒别方法

顔色鑒别

1.将膠原蛋白肽粉末或顆粒倒少量在一張事先準備好的白紙上,将膠原蛋白肽的顔色與白紙的顔色進行比對。顔色越鮮亮,越接近白紙顔色的膠原蛋白肽品質越純越好。

品質良好的膠原蛋白肽在顆粒狀态下的顔色應為白色或類白色。在過40目篩的顆粒狀下應呈類白色,顆粒越大顔色稍深,但溶解度也會越好。(要求必須能達到迅速自溶狀态)顆粒越小顔色越白,溶解度相對也就越差。粉末狀态下則應相對接近為白紙色。100目以上粉末狀态,顔色白好看但溶解比較慢。但色澤均必須保持鮮亮且有光澤。

一般或低級品質的膠原蛋白肽在顆粒狀态下的顔色為黃色、灰色、灰黃色或略帶微紅混雜的黃褐色且色澤灰暗,無光澤,即使在100目以上粉末狀态下也為黃色、淺黃色,或淺黃色中帶微紅等不純正的雜顔色。

2.将膠原蛋白肽按照5%的濃度(在透明度好的玻璃杯中,将5克膠原蛋白肽溶于95毫升水中,普通溫度即可)完全溶解,再倒一杯100毫升清水或礦泉水,比對觀察兩個杯裡液體的顔色。溶液越接近無色(清水)的,膠原蛋白肽的品質越純越好。

品質良好的膠原蛋白肽溶液(5%)的顔色應接近為無色,且為清澈透明狀态,與清水差别極小,幾乎看不出來有顔色。

品質低級的膠原蛋白肽溶液(5%)的顔色則較深較明顯,呈黃色,顔色越深品質越差。

氣味檢測

1.将膠原蛋白肽粉末或顆粒裝入一個事先準備好的塑料自封袋中,裝入量為自封袋容積的一半,将封口條封住,然後将自封袋上下晃動約10次左右,再拆開自封袋封口,立即聞自封袋口,氣味越小的膠原蛋白肽品質越好。

2.将5克膠原蛋白肽放入一個事先準備好的玻璃杯中(最好是品質好、透明好的玻璃杯,便于您觀察),再向玻璃杯中加入95毫升70-100℃的熱水或者開水均可,進行充分的攪拌完全溶解後,馬上用鼻子聞杯口的氣味(盡量靠近,深吸氣)。氣味越小的膠原蛋白肽品質越好。

品質良好的膠原蛋白肽應該聞不到任何氣味,或者隻有杯邊殘留還沒有完全溶解的,不易察覺的輕微氣味,但絕對不能有令人不愉悅的任何氣味。随着溶液溫度的逐漸降低和杯邊溶液的溶解,氣味會越來越越微弱,待到溶液完全冷卻(約15分鐘左右,溫度30度以下)則應完全聞不到任何氣味。

品質一般或低劣的膠原蛋白肽能立刻聞到比較刺鼻惡心的氣味或腥臭味,也有的膠原蛋白肽産品能聞到一股淡淡的香精的香味,或化學藥品添加劑的掩蓋氣味,随着溶液溫度的逐漸降低直到溶液完全冷卻,都能聞到那股令人不快的氣味或腥味,隻是會略淡一點兒。那些香精或化學藥品添加劑等氣味也會一直伴随其中。

3.将膠原蛋白肽按照10%的濃度(10克膠原蛋白肽溶于90毫升水中)完全溶解,塗少許到手背上,待完全晾幹(約10分鐘左右)後立刻聞手背的氣味。

品質良好的膠原蛋白肽應該聞不到任何氣味。

品質低劣的膠原蛋白肽能聞到比較刺鼻的氣味或腥味,也有的膠原蛋白肽産品,能聞到一股淡淡的香精的香味,或化學藥品添加劑等的故意掩蓋氣味。

注意事項

1、大分子膠原蛋白進入人體後需要降解為分子量小于1000道爾頓的膠原蛋白肽、氨基酸才能被人體吸收,真正有效吸收的成分并不多。

2、通常不建議孕婦服用膠原蛋白産品,因為孕婦是需要高度保護的對象,服用任何藥品、營養品都需要注意。但目前沒有服用膠原蛋白引起的不良反應的報道或試驗及相關科學權威文章表述。

3、從豬、牛上提取的膠原蛋白可以滋養皮膚,保持皮膚彈性、不粗糙,但含有大量脂肪,口服這類膠原蛋白容易發胖。因此建議服用魚膠原蛋白,它不含脂肪,不會引起身體發胖。

4、采用先進的技術生産出來的魚皮膠原蛋白不含任何脂肪和嘌呤,相對魚鱗來講,魚皮膠原優于魚鱗膠原:其灰分、脂肪、糖分、殘留均低于魚鱗膠原蛋白,另外魚皮膠原蛋白的含羟脯氨酸肽段的序列更全面,所以營養更綜合更全面,和人體的親和性最好。

适應人群

1、由于工作勞累,睡眠不足形成的皮膚晦暗無光、發黃、皮膚彈性差等皮膚衰老的不良症狀。

2、由于年齡、太陽輻射因素引起的皮膚松弛、下垂、皺紋、幹燥等皮膚衰老現象。

3、由于體内異常黑色素分泌旺盛,大量沉積皮膚表面,肌膚不能及時代謝出異常黑色素,形成各種色斑。如色斑,黃褐斑、雀斑、早期老年斑等。

4、由于長期戶外活動及皮膚保養不當使膚質受到損傷,過早出現細紋,皮膚幹燥、脫皮、紅腫、毛孔粗大等不良症狀。

5、由于内分泌功能紊亂,皮膚膚質差、皮膚發油、發暗,易長青春痘留下的色印、色素沉着等。

6、由于生活無規律,吸煙等因素,造成的黑眼圈,眼袋等問題。

7、長期電腦旁工作,電腦輻射造成脫發,内分泌紊亂問題。

8、由于選用劣質化妝品或者激素等産品造成的皮膚容易過敏、黑頭密集、皮膚大面積死亡。

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