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?？稍偕Y源碳水化合物纖維素木質素淀粉膠質蛋白質膠原蛋白~30%動物蛋白第二頁，共四十頁。膠原的功能生物功能細胞、組織等基膜主要組成成分構成皮膚、骨骼等主要纖維蛋白工業(yè)上應用制革醫(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)結締組織Ⅱ-trimer100，000細胞培養(yǎng)、腫瘤Ⅲ100，000軟骨Ⅳ100，000血管、皮膚、肉芽組織Ⅴ175，000－185，000細胞基底膜Ⅵ

透明軟骨外之大部分細胞周圍組織Ⅶ

子宮、胎盤與皮膚Ⅷ

表皮細胞與基底膜Ⅸ180，000主動脈血管細胞、角膜內細胞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。膠原蛋白主要結構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周期結構每條肽鏈的長度大約為0.94nm大約共1000個氨基酸組成三條左旋的a鏈相互纏繞構成了原膠原的右手復合螺旋，即膠原的螺旋構象第八頁，共四十頁。Electronmicrographs

skincollagen第九頁，共四十頁。第十頁，共四十頁。超分子結構微原纖維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個氨基酸構成(-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。膠原蛋白的應用行業(yè)各

種

應

用生醫(yī)材料人工皮膚

、人工食道

、人工氣管

、燒傷保護膜醫(yī)藥品與醫(yī)學用途整形外科

、緩釋性藥物

、膀胱失禁用藥等化妝品護膚霜（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

等研究用途細胞培養(yǎng)用

、

生物感測器

、生物反應器擔體膜

、血小板凝集用試藥其他膠原蛋白與樹脂結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)應用實例機構名稱對象物質內容概要醫(yī)藥品TERUMO人工真皮產品由膠原蛋白層，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新田gelatin膠原蛋白發(fā)酵多勝由老鼠實驗得知，此多勝對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)應用實例機構名稱對象物質內容概要化妝品兼松、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蛋白質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，可作為內衣用材料第二十三頁，共四十頁。目前工業(yè)應用實例機構名稱對象物質內容概要研究開發(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膠原蛋白膜反應系統(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物細胞培養(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型膠原蛋白治療關節(jié)炎專用藥之專利美國Collagen公司GenPharmInternational公司生產膠原蛋白之動物工廠生產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。食品包裝膜單獨膠原膜改性膠原膜共混膠原膜第二十六頁，共四十頁。單獨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。膠原蛋白濃度對膠原膜斷裂強度的影響第二十八頁，共四十頁。膠原濃度對膠原膜斷裂伸長率的影響第二十九頁，共四十頁。增塑劑濃度對膠原膜斷裂強度的影響第三十頁，共四十頁。增塑劑濃度對膠原膜斷裂伸長率的影響第三十一頁，共四十頁。單獨明膠膜特點白色透明狀強度小易吸潮易發(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，恒溫攪拌15min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。改性明膠膜特點黃色透明強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內滴加完，在滴加的過程中，用電動攪拌器恒速攪拌）。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。納米材料用量對膠原膜斷裂強度的影響第三十七頁，共四十頁。納米材料用量對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度要遠遠高于單獨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候保證納米材料分散狀態(tài)最佳？第三十九頁，共四十頁。內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)結締組織。血管、皮膚、肉芽組織。主動脈血管細胞、角膜內細胞。皮膚、筋、軟骨。軟骨、皮膚、筋、胎盤。TypeI–皮,骨,腱。2a1(I)chains1a2(I)chain。TypesV&XI細胞基底膜(a1,a2,a3)。Gly-Pro-HPr。呈現(xiàn)(Gly-Xxx-Yyy)n周期結構。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