膠原及膠原膜的研究及發(fā)展講座

膠原及膠原膜的研究及發(fā)展StudyandDevelopmentof

Collagen&collagenfilm郭文宇第一頁，共四十頁。可再生資源碳水化合物纖維素木質(zhì)素淀粉膠質(zhì)蛋白質(zhì)膠原蛋白~30%動(dòng)物蛋白第二頁，共四十頁。膠原的功能生物功能細(xì)胞、組織等基膜主要組成成分構(gòu)成皮膚、骨骼等主要纖維蛋白工業(yè)上應(yīng)用制革醫(yī)藥食品第三頁，共四十頁。膠原蛋白類型之組成及其在組織中之分布

形

式各單鏈分子量組織分布Ⅰ100，000皮膚、骨骼、血管等多數(shù)結(jié)締組織Ⅱ-trimer100，000細(xì)胞培養(yǎng)、腫瘤Ⅲ100，000軟骨Ⅳ100，000血管、皮膚、肉芽組織Ⅴ175，000－185，000細(xì)胞基底膜Ⅵ

透明軟骨外之大部分細(xì)胞周圍組織Ⅶ

子宮、胎盤與皮膚Ⅷ

表皮細(xì)胞與基底膜Ⅸ180，000主動(dòng)脈血管細(xì)胞、角膜內(nèi)細(xì)胞Ⅹ69，000－85，000軟骨、眼后房水Ⅺ59，000肥厚組織、軟骨Ⅻ

皮膚、筋、軟骨XⅢ

表面組織、小腸粘膜XⅣ

軟骨、皮膚、筋、胎盤XⅤ

織維母細(xì)胞XⅥ

立方羊膜表皮之下XⅦ

大水皰性類皰瘡第四頁，共四十頁。膠原蛋白主要結(jié)構(gòu)TypeI–皮,骨,腱

2a1(I)chains1a2(I)chainTypeII–軟骨組織(3a1(II)chains)TypeIII–嬰幼兒的皮，骨，腱(3a1(III)chains)TypesV&XI細(xì)胞基底膜(a1,a2,a3)第五頁，共四十頁。第六頁，共四十頁。第七頁，共四十頁。原膠原分子三條肽鏈組成(Gly-Xxx-Yyy)nGly-Pro-HPr每條肽鏈均是左旋的

a鏈不是a螺旋呈現(xiàn)(Gly-Xxx-Yyy)n周期結(jié)構(gòu)每條肽鏈的長度大約為0.94nm大約共1000個(gè)氨基酸組成三條左旋的a鏈相互纏繞構(gòu)成了原膠原的右手復(fù)合螺旋，即膠原的螺旋構(gòu)象第八頁，共四十頁。Electronmicrographs

skincollagen第九頁，共四十頁。第十頁，共四十頁。超分子結(jié)構(gòu)微原纖維Smithmodel(1968)五股初原纖維形成的右手大螺旋微原纖維Othermodels原纖維MCFbundle纖維束第十一頁，共四十頁。TypeI膠原蛋白每條肽鏈由1014個(gè)氨基酸構(gòu)成(-Gly-Pro-Y-)and(-Gly-X-Hyp-)端肽分別為：N=16C=26主要區(qū)段氨基酸呈周期排列原膠原長度為4.4D，分子之間空隙為0.6D長原膠原分子大約300nmX1.5nm第十二頁，共四十頁。第十三頁，共四十頁。第十四頁，共四十頁。第十五頁，共四十頁。第十六頁，共四十頁。CollagenStructure第十七頁，共四十頁。第十八頁，共四十頁。第十九頁，共四十頁。第二十頁，共四十頁。膠原蛋白的應(yīng)用行業(yè)各

種

應(yīng)

用生醫(yī)材料人工皮膚

、人工食道

、人工氣管

、燒傷保護(hù)膜醫(yī)藥品與醫(yī)學(xué)用途整形外科

、緩釋性藥物

、膀胱失禁用藥等化妝品護(hù)膚霜（膏）

（保水性）

、潤發(fā)劑

等食品工業(yè)保健食品

、飲料化工原料涂料

、塑料

、油墨

等研究用途細(xì)胞培養(yǎng)用

、

生物感測(cè)器

、生物反應(yīng)器擔(dān)體膜

、血小板凝集用試藥其他膠原蛋白與樹脂結(jié)合償還香煙濾嘴與濾過劑之材料第二十一頁，共四十頁。目前工業(yè)應(yīng)用實(shí)例機(jī)構(gòu)名稱對(duì)象物質(zhì)內(nèi)容概要醫(yī)藥品TERUMO人工真皮產(chǎn)品由膠原蛋白層，膠原蛋白層是由小牛真皮所抽取加工制成。價(jià)格為10×10cm2大約560美元Polor化妝品海藻酸硫酸鈉海藻酸硫酸鈉與膠原蛋白合成，可作為防止老化的化妝品與藥品新田gelatin生體材料用膠原蛋白1986年3月上市，年銷售額10萬美元左右新田gelatin骨成因子以骨生成因子和膠原蛋白混合，制成品可在老鼠皮下形成骨神戶女子大學(xué)新田gelatin膠原蛋白發(fā)酵多勝由老鼠實(shí)驗(yàn)得知，此多勝對(duì)血壓上升有抑制效果，可作為健康食品第二十二頁，共四十頁。目前工業(yè)應(yīng)用實(shí)例機(jī)構(gòu)名稱對(duì)象物質(zhì)內(nèi)容概要化妝品兼松、小松精練新化工原料Chitosan與膠原蛋白衍生物固著在Polyester之耐久固著新化材出光石油化學(xué)蛋白質(zhì)涂料牛皮來源之膠原蛋白纖維粉末化，與樹脂混合的涂料商品鐘紡Chitosan相配合纖維材料Chitosan與膠原蛋白相混合的原料，可作為內(nèi)衣用材料第二十三頁，共四十頁。目前工業(yè)應(yīng)用實(shí)例機(jī)構(gòu)名稱對(duì)象物質(zhì)內(nèi)容概要研究開發(fā)新田gelatin組織培養(yǎng)用膠原蛋白每年銷售50萬美元左右新田gelatin巖城硝子千代田化工建設(shè)膠原蛋白膜反應(yīng)系統(tǒng)以膠原蛋白膜為主的外套膜包以膠原蛋白不織布作為固定化床之動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，可高密度培養(yǎng)東洋紡醫(yī)藥研利用膠原蛋白之Hollofiber培養(yǎng)Hollofiber表面固定可溶于酸I型膠原蛋白其它美國AutoImmune公司II型膠原蛋白治療關(guān)節(jié)炎專用藥之專利美國Collagen公司GenPharmInternational公司生產(chǎn)膠原蛋白之動(dòng)物工廠生產(chǎn)膠原蛋白之乳牛之研發(fā)美國Organogenesis公司膠原蛋白制造專利新制法之開發(fā)，更適合生物體第二十四頁，共四十頁。膠原膜生物體膜食品包裝包裹藥品第二十五頁，共四十頁。食品包裝膜單獨(dú)膠原膜改性膠原膜共混膠原膜第二十六頁，共四十頁。單獨(dú)明膠膜成膜工藝流程：稱取一定量的明膠，加水(或溶劑)溶解后，恒溫（65℃）攪拌15min，倒入涂抹少許甘油的表面皿中，送入烘箱干燥成膜

第二十七頁，共四十頁。膠原蛋白濃度對(duì)膠原膜斷裂強(qiáng)度的影響第二十八頁，共四十頁。膠原濃度對(duì)膠原膜斷裂伸長率的影響第二十九頁，共四十頁。增塑劑濃度對(duì)膠原膜斷裂強(qiáng)度的影響第三十頁，共四十頁。增塑劑濃度對(duì)膠原膜斷裂伸長率的影響第三十一頁，共四十頁。單獨(dú)明膠膜特點(diǎn)白色透明狀強(qiáng)度小易吸潮易發(fā)霉第三十二頁，共四十頁。改性明膠膜成膜工藝流程：稱取一定量的明膠，加入蒸餾水溶解后，恒溫?cái)嚢?5min后，加入一定量的增塑劑（甘油）與交聯(lián)劑，繼續(xù)在同樣的溫度下攪拌一定的時(shí)間，倒入涂有少量甘油的表面皿中，送入恒溫干燥成膜，剝離備用。第三十三頁，共四十頁。CollagenCross-linksFigure5:Intra-molecularandinter-molecularcross-linksIntra-molecularInter-molecular第三十四頁，共四十頁。改性明膠膜特點(diǎn)黃色透明強(qiáng)度更差更易吸潮第三十五頁，共四十頁。共混明膠膜成膜工藝流程：稱取質(zhì)量濃度為80g/L的明膠，加入蒸餾水溶解后，恒溫（65℃）攪拌15min后，制成明膠溶液，放在恒溫（65℃）水浴箱待用。在稱取一定量的納米SiO2，加入蒸餾水，在同樣的溫度下高速攪拌30min，然后將待用的明膠溶液逐滴加入納米SiO2溶液中（2h內(nèi)滴加完，在滴加的過程中，用電動(dòng)攪拌器恒速攪拌）。滴加完以后在繼續(xù)攪拌30min后，倒入涂有少量甘油的培養(yǎng)皿中（每個(gè)培養(yǎng)皿倒入20ml），送入恒溫干燥成膜，剝離備用。第三十六頁，共四十頁。納米材料用量對(duì)膠原膜斷裂強(qiáng)度的影響第三十七頁，共四十頁。納米材料用量對(duì)膠原膜斷裂伸長率的影響第三十八頁，共四十頁。研究展望共混膜的強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單獨(dú)成膜或者改性膜但納米材料的表面能大，不易分散，容易聚集如何在成膜時(shí)候保證納米材料分散狀態(tài)最佳？第三十九頁，共四十頁。內(nèi)容梗概膠原及膠原膜的研究及發(fā)展。膠原及膠原膜的研究及發(fā)展。StudyandDevelopmentofCollagen&collagenfilm。膠原蛋白類型之組成及其在組織中之分布。形式。皮膚、骨骼、血管等多數(shù)結(jié)締組織。血管、皮膚、肉芽組織。主動(dòng)脈血管細(xì)胞、角膜內(nèi)細(xì)胞。皮膚、筋、軟骨。軟骨、皮膚、筋、胎盤。TypeI–皮,骨,腱。2a1(I)chains1a2(I)chain。TypesV&XI細(xì)胞基底膜(a1,a2,a3)。Gly-Pro-HPr。呈現(xiàn)(Gly-Xxx-Yyy)n周期結(jié)構(gòu)。Electronmicrographs

skincollagen。Smithmodel(1968)。五股初原纖維形成的右手大螺旋微原纖維。TypeI膠原蛋白。(-Gly-Pro-Y-)and(-Gl