胶原及胶原膜的研究及发展

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,胶原及胶原膜的研究及发展,Study and Development of,Collagen&collagen,film,郭文宇,可再生资源,碳水化合物,纤维素,木质素,淀粉,胶质,蛋白质,胶原蛋白, 30%,动物蛋白,胶原的功能,生物功能,细胞、组织等基膜主要组成成分,构成皮肤、骨骼等主要纤维蛋白,工业上应用,制革,医药,食品,胶原蛋白类型之组成及其在组织中之分布,形,式,各单链分子量,组织分布,100,，,000,皮肤、骨骼、血管等多数结缔组织,-,trimer,100,，,000,细胞培养、肿瘤,100,，,000,软骨,100,，,000,血管、皮肤、肉芽组织,175,，,000,185,，,000,细胞基底膜,透明软骨外之大部分细胞周围组织,子宫、胎盘与皮肤,表皮细胞与基底膜,180,，,000,主动脉血管细胞、角膜内细胞,69,，,000,85,，,000,软骨、眼后房水,59,，,000,肥厚组织、软骨,皮肤、筋、软骨,X,表面组织、小肠粘膜,X,软骨、皮肤、筋、胎盘,X,织维母细胞,X,立方羊膜表皮之下,X,大水疱性类疱疮,胶原蛋白主要结构,Type I ,皮,骨,腱,2,a,1(I) chains 1,a,2(I) chain,Type II ,软骨组织,(3,a,1(II) chains),Type III ,婴幼儿的皮，骨，腱,(3,a,1(III) chains),Types V & XI,细胞基底膜,(,a,1,a,2,a,3),原胶原分子,三条肽链组成,(,Gly-Xxx-Yyy),n,Gly-Pro-HPr,每条肽链均是左旋的,a,链,不是,a,螺旋,呈现,(,Gly-Xxx-Yyy),n,周期结构,每条肽链的长度大约为,0.94nm,大约共,1000,个氨基酸组成,三条左旋的,a,链相互缠绕构成了原胶原的右手复合螺旋，即胶原的螺旋构象,Electron micrographs skin collagen,超分子结构,微原纤维,Smith model (1968),五股初原纤维形成的右手大螺旋微原纤维,Other models,原纤维,MCF bundle,纤维束,Type I,胶原蛋白,每条肽链由,1014,个氨基酸构成,(-,Gly,-Pro-Y-)and (-,Gly-X-Hyp,-),端肽分别为：,N=16 C=26,主要区段氨基酸呈周期排列,原胶原长度为,4.4 D,，分子之间空隙为,0.6 D,长,原胶原分子大约,300 nm X 1.5 nm,Collagen Structure,胶原蛋白的应用,行业,各,种,应,用,生医材料,人工皮肤,、人工食道,、人工气管,、烧伤保护膜,医药品与医学用途,整形外科,、缓释性药物,、膀胱失禁用药等,化妆品,护肤霜（膏）,（保水性）,、润发剂,等,食品工业,保健食品,、饮料,化工原料,涂料,、塑料,、油墨,等,研究用途,细胞培养用,、,生物感测器,、生物反应器担体膜,、血小板凝集用试药,其他,胶原蛋白与树脂结合偿还香烟滤嘴与滤过剂之材料,目前工业应用实例,机 构 名 称,对 象 物 质,内 容 概 要,医 药 品,TERUMO,人工真皮,产品由胶原蛋白层，胶原蛋白层是由小牛真皮所抽取加工制成。价格为,1010cm,2,大约,560,美元,Polor,化妆品,海藻酸硫酸钠,海藻酸硫酸钠与胶原蛋白合成，可作为防止老化的化妆品与药品,新田,gelatin,生体材料用胶原蛋白,1986,年,3,月上市，年销售额,10,万美元左右,新田,gelatin,骨成因子,以骨生成因子和胶原蛋白混合，制成品可在老鼠皮下形成骨,神户女子大学,新田,gelatin,胶原蛋白,发酵多胜,由老鼠实验得知，此多胜对血压上升有抑制效果，可作为健康食品,目前工业应用实例,机 构 名 称,对 象 物 质,内 容 概 要,化 妆 品,兼松、小松精练,新化工原料,Chitosan,与胶原蛋白衍生物固著在,Polyester,之耐久固著新化材,出光石油化学,蛋白质涂料,牛皮来源之胶原蛋白纤维粉末化，与树脂混合的涂料商品,钟纺,Chitosan,相配合纤维材料,Chitosan,与胶原蛋白相混合的原料，可作为内衣用材料,目前工业应用实例,机 构 名 称,对 象 物 质,内 容 概 要,研 究 开 发,新田,gelatin,组织培养用胶原蛋白,每年销售,50,万美元左右,新田,gelatin,岩城硝子,千代田化工建设,胶原蛋白膜,反应系统,以胶原蛋白膜为主的外套膜包以胶原蛋白不织布作为固定化床之动物细胞培养系统，可高密度培养,东洋纺医药研,利用胶原蛋白之,Hollofiber,培养,Hollofiber,表面固定可溶于酸,I,型胶原蛋白,其 它,美国,Auto Immune,公司,II,型胶原蛋白,治疗关节炎专用药之专利,美国,Collagen,公司,Gen,Pharm,International,公司,生产胶原蛋白之动物工厂,生产胶原蛋白之乳牛之研发,美国,Organogenesis,公司,胶原蛋白制造专利,新制法之开发，更适合生物体,胶原膜,生物体膜,食品包装,包裹药品,食品包装膜,单独胶原膜,改性胶原膜,共混胶原膜,单独明胶膜,成膜工艺流程：,称取一定量的明胶，加水,(,或溶剂,),溶解后，恒温（,65,）搅拌,15min,，倒入涂抹少许甘油的表面皿中，送入烘箱干燥成膜,胶原蛋白浓度对胶原膜断裂强度的影响,胶原浓度对胶原膜断裂伸长率的影响,增塑剂浓度对胶原膜断裂强度的影响,增塑剂浓度对胶原膜断裂伸长率的影响,单独明胶膜特点,白色透明状,强度小,易吸潮,易发霉,改性明胶膜,成膜工艺流程：,称取一定量的明胶，加入蒸馏水溶解后，恒温搅拌,15min,后，加入一定量的增塑剂（甘油）与交联剂，继续在同样的温度下搅拌一定的时间，倒入涂有少量甘油的表面皿中，送入恒温干燥成膜，剥离备用。,Collagen Cross-links,Figure 5: Intra-molecular and inter-molecular cross-links,Intra-molecular,Inter-molecular,改性明胶膜特点,黄色透明,强度更差,更易吸潮,共混明胶膜,成膜工艺流程：,称取质量浓度为,80g/L,的明胶，加入蒸馏水溶解后，恒温（,65,）搅拌,15min,后，制成明胶溶液，放在恒温（,65,）水浴箱待用。在称取一定量的纳米,SiO2,，加入蒸馏水，在同样的温度下高速搅拌,30min,，然后将待用的明胶溶液逐滴加入纳米,SiO2,溶液中（,2h,内滴加完，在滴加的过程中，用电动搅拌器恒速搅拌）。滴加完以后在继续搅拌,30min,后，倒入涂有少量甘油的培养皿中（每个培养皿倒入,20ml,），送入恒温干燥成膜，剥离备用。,纳米材料用量对胶原膜断裂强度的影响,纳米材料用量对胶原膜断裂伸长率的影响,研究展望,共混膜的强度要远远高于单独成膜或者改性膜,但纳米材料的表面能大，不易分散，容易聚集,如何在成膜时候保证纳米材料分散状态最佳？,