膠原蛋白論文

--PAGE5(NUMPAGES5)--膠原蛋白在美容中的應(yīng)用與發(fā)展摘要：膠原蛋白具有良好的物理性能和生物學(xué)特性，在化工、食品、醫(yī)學(xué)、生物材料以及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，本丈綜述了膠原蛋白結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)及其在化妝品方面的應(yīng)用與研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞：膠原蛋白;化妝品;美白;保釋;防皺;修復(fù)表皮1.膠原蛋白1.1膠原蛋白簡介膠原蛋白，英文名collagen，由希臘文演化而來，意為“生成膠的產(chǎn)物”。是一種生物性高分子物質(zhì)，在動物細(xì)胞中扮演結(jié)合組織的角色膠原又稱膠原蛋白，是動物體內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì)。所有多細(xì)胞生物都含有膠原，哺乳動物身上所有蛋白質(zhì)中約30％是膠原蛋白。膠原是皮膚、骨、腱、軟骨、血管和牙齒的主要纖維成分，而細(xì)胞骨架的重要成分也是膠原。因此，膠原不同程度地存在于一切器官中。膠原的獨(dú)特性質(zhì)是能夠形成高強(qiáng)度的不溶性纖維。除了在成熟的組織中起結(jié)構(gòu)作用外，膠原對發(fā)育中的組織有定向作用。另外，膠原的分子結(jié)構(gòu)可被修飾以適應(yīng)特定組織的功能要求[1-2]。膠原蛋白廣泛分布于人體各組織器官中，以結(jié)締組織中含量最高。由于它是機(jī)體內(nèi)多種組織的主要組成成分，并行使十分重要的功能。膠原蛋白是機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)體系中的一個(gè)大家族。經(jīng)過數(shù)十年的研究和發(fā)展，已發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了25種類型的膠原蛋白[3-5]。膠原蛋白具有良好的物理性能和生物學(xué)特性，在化工、食品、醫(yī)學(xué)、生物材料以及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。1.2膠原蛋白的結(jié)構(gòu)及其功能特點(diǎn)膠原蛋白的類型多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般可分為纖維膠原、基膜膠原、微纖維膠原、錨定膠原、六邊網(wǎng)狀膠原、非纖維膠原、跨膜膠原、基膜膠原及其他具有特殊作用的膠原蛋白，多達(dá)15種，可分為I型、Ⅱ型、Ⅲ型等[6]。膠原蛋白是細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，其分子細(xì)胞外基質(zhì)中聚集為超分子結(jié)構(gòu)，主要含有α-氨基酸、脯氨酸、羥氨酸、羥賴氨酸、羥脯氨酸等。盡管各種膠原蛋白的結(jié)構(gòu)差異很大，但它們具有共同的特征：都是由3條α肽鏈以右手螺旋方式形成蛋白質(zhì)，這樣的三股螺旋區(qū)域被稱為膠原區(qū)域。每一個(gè)α肽鏈在分子結(jié)構(gòu)上都是由重復(fù)出現(xiàn)的Gly-X-Y肽段構(gòu)成左手螺旋，3條鏈在氨基酸殘基的相互作用下，以同一軸為中心，以右手螺旋方式形成穩(wěn)定的三股螺旋結(jié)構(gòu)[7-9]。這些結(jié)構(gòu)特征決定了膠原蛋白具有獨(dú)特的纖維狀結(jié)構(gòu)及良好的生物相容性、可降解性和低抗原性等生物活性，將其改性處理后，可用于制作美容化妝品、生物醫(yī)學(xué)材料、保健品、食品涂層包裝材料等。因蛋白質(zhì)材料所具有的填充性、遮蓋性、成膜性等性能，經(jīng)改生還可用作皮革復(fù)鞣填充劑、涂飾劑、造紙助劑等[10]。1.3膠原蛋白從何而來皮膚中的膠原蛋白，存在于真皮層里，與彈力纖維合力架夠一個(gè)網(wǎng)狀的支撐體，就像是鋼架一般，提供真皮層安定而有力的支撐。此外，它還能將水分保留在真皮層中，維持結(jié)締組織的濕度與彈性，使肌膚光滑、柔軟，看起來晶瑩剔透、有光澤，更加具有青春活力。1.4為什么需要補(bǔ)充膠原蛋白一般來說，從出生到20歲，膠原蛋白的含量會逐年增加；25歲一過，人體膠原蛋白流失的速度會比生成還快；到了50歲后，膠原蛋白的含量含量明顯減少；到了70歲的時(shí)候，人體膠原蛋白就會保持在最小的含量值。當(dāng)人體膠原蛋白含量隨著年齡的逐漸流失時(shí)，網(wǎng)狀支撐體也會逐漸失去保濕度與彈性，使得真皮層變薄，皮膚便會出現(xiàn)各種衰老的現(xiàn)象—紋路明顯、暗淡無光澤、失去彈性等等。雖然皮膚老化石不可逆轉(zhuǎn)的必然趨勢，不管采用什么措施，都無法改變這一趨勢。然而由于生存環(huán)境不同，采取的保護(hù)措施有異，皮膚老化的速度快一點(diǎn)或者慢一點(diǎn)。膠原蛋白是皮膚護(hù)理的最佳活性成分。能夠控制或調(diào)節(jié)皮膚老化進(jìn)程，保護(hù)受損皮膚，延緩皮膚老化。對保持正常皮膚的結(jié)構(gòu)和功能、維持機(jī)體的正常生理活動和代謝具有重要意義，所以補(bǔ)充膠原蛋白能使肌膚保持年輕的道理就在這里?？梢妼ζつw預(yù)防保養(yǎng)尤為重要。使用化妝品要以營養(yǎng)型為主。符合皮膚生理代謝需要，從外部補(bǔ)充膠原可介導(dǎo)或加強(qiáng)細(xì)胞與膠原的作用。引起細(xì)胞形態(tài)及生理和生化發(fā)生顯著改變。達(dá)到美容效果。2.膠原蛋白如何對抗皮膚衰老2.1食用的膠原蛋白補(bǔ)品食用這些補(bǔ)品必然經(jīng)過胃腸道進(jìn)入消化系統(tǒng)。有一部分會被吸收。這些被吸收的膠原蛋白首先滿足生命和維持生理需要，供應(yīng)給骨骼、牙齒、血液、肌肉。最后才是皮膚。所以，能夠真正被皮膚利用的其實(shí)很少，“讓你年輕10歲”、“120天讓你煥然一新”是夸大之辭。當(dāng)然，長期服用會有保養(yǎng)效果，但不能“煥然一新”。日本營養(yǎng)界專家建議如果想服用的話，安全使用量是每天2-5克，并建議和其主要生成原料維生素C一起服用。效果可能會更好一點(diǎn)。有的人崇尚自然療法。即食用含有膠原蛋白較多的食品。比如豬手、皮凍、牛蹄筋、魚皮、雞皮、軟骨等等。這樣吃有時(shí)和食用這種補(bǔ)品有異曲同工的效果。長期食用比不吃或少吃會有所補(bǔ)益。但是，這類食品含有的脂肪也比較高，容易造成高血脂癥。因此要注意食用量多少、適當(dāng)與否。至于說膠原蛋白保養(yǎng)護(hù)膚品可以補(bǔ)充皮膚流失的膠原蛋白，專家認(rèn)為是夸大了作用和效果，誤導(dǎo)消費(fèi)者。因?yàn)槟z原蛋白是大分子蛋白質(zhì)，連皮膚的表皮層都很難通過。更不用說進(jìn)一步達(dá)到真皮層補(bǔ)充流失的膠原蛋白了。2.2醫(yī)學(xué)美容方法把萃取白小牛的膠原蛋白經(jīng)過特殊工藝處理注射到人體的真皮層。以直接補(bǔ)充膠原蛋白。這可舒展面部出現(xiàn)的皺紋以及修復(fù)由于痤瘡和青春痘留下的面部疤痕。但這種做法也有它的局限性。一是時(shí)間比較短暫，注射一次維持半年至一年的時(shí)間，然后就散失或被吸收，修復(fù)處又恢復(fù)了原貌，而且價(jià)格十分昂貴，動輒上萬元甚至幾萬元。另一個(gè)是少數(shù)人會出現(xiàn)過敏，后果比較嚴(yán)重。就是想射，也要先做過敏試驗(yàn)。目前更新一點(diǎn)的做法不用膠原蛋白，而是注射一種強(qiáng)效保濕成分玻尿酸，可以避免過敏問題，但是價(jià)格也高得驚人。還有的醫(yī)學(xué)美容方法，用酸及鐳射刺激膠原蛋白增生。美容界主要用高濃度果酸、左旋維生素C、鐳射、脈沖光等低能量光療法，促進(jìn)皮膚中的膠原蛋白增生，使皮膚更加緊實(shí)。最近幾年，隨著生物工程技術(shù)的突進(jìn)。有人開始取用膠原蛋白的特定分解產(chǎn)物(小分子物質(zhì)。作為護(hù)膚保養(yǎng)品。這種物質(zhì)進(jìn)入人體表皮后，會模仿人體內(nèi)的生命信息，刺激纖維母細(xì)胞開始工作，制造膠原蛋白。但是，這類產(chǎn)品已經(jīng)不是一般意義的膠原蛋白，而是以纖維細(xì)胞生長因子的名義在市面銷售。以微小顆粒形式或通過特殊傳遞系統(tǒng)(脂質(zhì)體、包裹脂質(zhì)體、微球)，將膠原蛋白添加到洗面奶、凝膠、精華素或乳液中，對衰老皮膚發(fā)揮重要的分子生物學(xué)功能。膠原蛋白的作用是：(1)在表皮水平上：影響角化細(xì)胞的活性和生長因素，刺激角化細(xì)胞遷移和上皮化，刺激表皮細(xì)胞分化和矯正，強(qiáng)烈促進(jìn)表皮修復(fù)和愈合；(2)在真皮水平上：刺激成纖維細(xì)胞活性，增強(qiáng)細(xì)胞外基質(zhì)收縮和構(gòu)造，提供皮膚養(yǎng)分。促進(jìn)皮膚傷口愈合和功能再生；(3)在皮膚整體水平上：增強(qiáng)對環(huán)境侵襲、紫外線、污染物、刺激物、敏化劑、炎性細(xì)胞的抵抗力。鞏固增強(qiáng)皮膚張肌。增強(qiáng)皮膚彈性刺激疤痕組織褪色，減少瘢痕形成，延緩皮膚衰老。其主要機(jī)制是：(1)促進(jìn)表皮和真皮層細(xì)胞(特別是成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞)增殖、分裂、分化。新生細(xì)胞增多，使皮膚增厚，逐漸恢復(fù)皮膚正常結(jié)構(gòu)和生理功能。(2)促進(jìn)膠原纖維、網(wǎng)纖維彈性纖維的形成。調(diào)節(jié)膠原蛋白和粘多糖的分泌，維持皮膚組織中水分含量和電解質(zhì)代謝，改善萎縮皮膚的缺水狀態(tài)，滋潤皮膚組織(3)通過對血管內(nèi)皮細(xì)胞的作用。促進(jìn)皮膚組織不斷形成新的毛細(xì)血管。3.膠原蛋白在美容中的應(yīng)用研究膠原蛋白的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)賦予了它是美容的基礎(chǔ)。它具有美白、保濕、防皺修復(fù)、營養(yǎng)、減肥等美容美體作用[11]。膠原蛋白是一種脊椎動物結(jié)締組織中的非水溶性纖維狀含糖蛋白質(zhì)，約占人體內(nèi)蛋白質(zhì)25％-35％，是皮膚的主要結(jié)構(gòu)性蛋白質(zhì)，占50％以上，它在人體皮膚中具有非常重要的作用，它有良好的支撐力，就像撐起皮膚組織的鋼筋架構(gòu)一樣，能讓皮膚看起來非常豐潤。膠原蛋白與人體皮膚膠原的結(jié)構(gòu)相似，分子中富含大量氨基酸和親水基，具有一定的表面活性和很好的相容性，將其作為活性物質(zhì)用于化妝品中時(shí)，后者可以擴(kuò)散到皮膚的深層，補(bǔ)充人體皮膚所需的氨基酸，使皮膚中的膠原蛋白活性增強(qiáng)，保持角質(zhì)層水分以及纖維結(jié)構(gòu)的完整性，促進(jìn)皮膚組織的新陳代謝，對皮膚產(chǎn)生良好的滋潤保濕、消皺美容作用[12]。市場上的膠原蛋白產(chǎn)品主要是以外用、口服和針劑的形式出現(xiàn)的。外用保養(yǎng)的膠原蛋白產(chǎn)品是利用膠原蛋白作為美容保養(yǎng)品中的保濕劑，使得產(chǎn)品具有保持水分的功效，并添加可促進(jìn)膠原蛋白增生的成分，讓皮膚回復(fù)強(qiáng)的水合能力與張力，促進(jìn)皮膚創(chuàng)傷愈合及表皮自然成長，使皮膚恢復(fù)年輕活力，得到一張粉嫩美白的面孔。膠原蛋白也可用來口服，因?yàn)槟z原蛋白是人體的必需成分。在胃腸道會被水解吸收，作為人體生物合成膠原蛋白的原料；水解膠原蛋白能使分解和代謝脂肪的過程增加延長，幫助分解更多的脂肪達(dá)到減肥目的；局部注射膠原蛋白，能夠改善臉部老化皺紋問題。增加制造膠原蛋白的原料供給，自然可促進(jìn)膠原蛋白的合成。個(gè)人腸道功能及體質(zhì)決定了能有多少內(nèi)服的膠原蛋白被吸收利用。但胃腸吸收能力不好的人，在服用膠原蛋白時(shí)，最好能夠同時(shí)并服抗氧化劑，以減少自由基對膠原蛋白的破壞。膠原蛋白用來注射簡便起效快，多用于整形外科的美容重建手術(shù)。其用途包括：減少皺紋的深度并修復(fù)疤痕、凹洞的填補(bǔ)，鼻型改造、下巴重建、美化嘴唇、加大耳垂、豐潤臉頰等。一般而言，注射膠原蛋白對減少前額和兩頰的皺紋特別有效，功效可維持至少半年左右。由于膠原蛋白會被人體吸收，因此在完成膠原蛋白的注射后必須與醫(yī)師保持密切聯(lián)系，使醫(yī)師能有效地掌握狀況。早在20世紀(jì)70年代初，美國就率先推出注射用牛膠原，用于祛斑除皺紋及修復(fù)瘢痕，取得了令人滿意的效果。國際市場銷售的化妝品用的蛋白質(zhì)類原料近50種，我國只有N一?；z原水解蛋白縮合物、肌氨酸、粗絲氨酸和透明質(zhì)酸等少數(shù)幾種產(chǎn)品出售。為使膠原蛋白更有效地應(yīng)用于化妝品中，現(xiàn)在四川大學(xué)生物研究所、四川銘讓生物科技有限公司、法國BIMSIFRAM集團(tuán)公司、成都宏泰化妝品有限公司，聯(lián)合開發(fā)了新一代生物美容材料19AC生物酶解膠原肽[13]3.1美白人類皮膚的顏色是由黑色素的含量與分布決定的。黑色素主要是醌型聚合物。膠原蛋白中含有酪氨酸殘基。由于化學(xué)結(jié)構(gòu)的相似性，化妝品中添加的膠原蛋白的酪氨酸殘基與皮膚中的酪氨酸競爭并與酪氨酸酶的活性中心結(jié)合，從而抑制酪氨酸酶催化酪氨酸轉(zhuǎn)化為多巴醌，阻止皮膚中黑色素的形成，達(dá)到美白作用。3.2皮膚保濕膠原蛋白和構(gòu)成皮膚角質(zhì)層的物質(zhì)結(jié)構(gòu)相近，能很快滲透進(jìn)皮膚表皮層。與角質(zhì)層的水結(jié)合，形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鎖住水分被皮膚的吸收。起到天然保濕因子的作用，使皮膚豐滿。人體皮膚衰老時(shí)，膠原蛋白含量明顯減少。而且膠原蛋白不斷老化，老化的膠原纖維如同蔬菜中的植物纖維變得干粗僵硬，喪失功能。因此隨著年齡的增長，皮膚角質(zhì)層中水分出現(xiàn)不足．皮膚不斷老化、干燥，從而失去柔軟、彈性、潤滑感．皺紋增多。天然保濕因子是保持皮膚水分的重要物質(zhì)。其主要成分是甘氨酸、羥丁氨酸、丙氨酸、天門冬氨酸、絲氧酸等游離的氨基酸。而膠原蛋白、膠原多肽產(chǎn)品中甘氨酸、丙氨酸、天門冬酸、絲氨酸的含量都比較豐富．根據(jù)皮膚的自我保護(hù)結(jié)構(gòu)原理，在化妝品中添加水分子膠原蛋白(低聚肽)和氨基酸，由于它們與皮膚的親和力好，能滲透入皮膚表皮層，起到類似天然保濕因子的作用，從而達(dá)到保濕和調(diào)理的效果。膠原蛋白含有大量的親水基團(tuán)(氨基、羥基、羧基等)。處于分子立體結(jié)構(gòu)的表面，能吸收大量的水分，在皮膚表面形成皮膜，對皮膚具有良好的保濕性。而且其保濕作用不受環(huán)境(溫度、濕度等)變化的影響。3.3改善皮膚彈性和防皺真皮層膠原蛋白含量的減少是皺紋出現(xiàn)的主要原因，膠原蛋白與皮膚角質(zhì)層結(jié)構(gòu)的相似性決定了它與皮膚良好的相容性，具有良好的親和力和滲透性，能滲透入皮膚表皮層，被皮膚充分吸收，起到天然保濕因子的作用，填充在皮膚基質(zhì)之間，并在皮膚表面形成一層極薄的膜層，增加皮膚張力，使皮膚豐滿、皺紋舒展，具有肌膚彈性。膠原蛋白對皮膚的滲透性強(qiáng)，可透過角質(zhì)層與皮膚上皮細(xì)胞結(jié)合，參與和改善皮膚細(xì)胞的代謝，增強(qiáng)皮膚中的膠原蛋白活性，保持角質(zhì)層水分及纖維結(jié)構(gòu)的完整性，改善皮膚細(xì)胞生存環(huán)境和促進(jìn)皮膚組織的新陳代謝，增強(qiáng)血液循環(huán)，達(dá)到滋潤皮膚的目的[14-16]。3.4修復(fù)表皮膠原蛋白具有良好的生物學(xué)特性，可為表皮細(xì)胞的遷移、增殖鋪墊支架，并提供良好的營養(yǎng)，同時(shí)促進(jìn)皮膚及神經(jīng)增長，有利于上皮細(xì)胞的增生修復(fù)，從而促進(jìn)創(chuàng)面的愈合[17]，可用于小型皮膚缺損修復(fù)及組織缺損修復(fù)(人體皮膚中的彈性蛋白與膠原蛋白的比例是4:7，修復(fù)型的護(hù)膚品大致以此為比例)。同時(shí)也可用于消除皮膚疤痕，使疤痕軟化，并能逐漸被組織吸收而消退，減輕或消除皮膚皺紋。皮膚對膠原蛋白又有很好的吸收作用，當(dāng)通過外源補(bǔ)充膠原蛋白幾周后，體內(nèi)成纖細(xì)胞、脂肪細(xì)胞及毛細(xì)血管將向補(bǔ)充的膠原蛋白內(nèi)移動，組合成自身的膠原蛋白，從而形成正常的結(jié)締組織，使受損老化的皮膚得到填充和修復(fù)，達(dá)到延緩皮膚衰老的目的。膠原蛋白能直接滲入肌膚底層，且與周圍組織的親和性好?？蓞f(xié)助細(xì)胞制造膠原蛋白的成膠原細(xì)胞，促使皮膚細(xì)胞正常成長。同時(shí)，膠原蛋白本身還具有消炎和更新肌膚的作用。3.5保持肌膚彈性，促進(jìn)皮膚的新陳代謝營養(yǎng)膠原蛋白、膠原多肽可給予含有膠原蛋白的皮膚層必需的養(yǎng)分，使皮膚中的膠原蛋白活性加強(qiáng)，保持角質(zhì)層水分以及纖維結(jié)構(gòu)的完整性，改善皮膚細(xì)胞生存環(huán)境和促進(jìn)皮膚組織的新陳代謝，增加微循環(huán)，達(dá)到滋潤皮膚、延緩衰老、美容、消皺的目的[18]。4.膠原蛋白的發(fā)展前景隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活質(zhì)量的普遍提高，人們崇尚綠色、回歸自然的意識的加強(qiáng)，以膠原蛋白為原料和添加劑的化妝品以及生物醫(yī)用材料將會受到人們的歡迎，這是因?yàn)槟z原蛋白具有特殊的化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)，天然蛋白具有合成高分子材料不可比擬的生物相容性和生物降解性。隨著對膠原的進(jìn)一步研究，人們的生活中將會越來越多地接觸到含有膠原蛋白的產(chǎn)品，膠原蛋白產(chǎn)品將會越來越廣泛地被應(yīng)用于醫(yī)藥、工業(yè)、生物材料等方面。膠原雖以其優(yōu)良的性質(zhì)得到重視，但不可避免的弱點(diǎn)也限制了它的應(yīng)用。例如經(jīng)過制備后的膠原蛋白產(chǎn)品，拉伸強(qiáng)度較弱；純膠原蛋白在體內(nèi)降解較快，以及存在潛在的抗原性等。此外，由于膠原蛋白粉的來源、加工工藝和原料配比的差異，產(chǎn)品的營養(yǎng)成分及飼用價(jià)值也不相同，且皮料在加工過程中不僅要觸許多化學(xué)物質(zhì)，且易受到細(xì)菌的感染。因此，大家都在探索解決這些問題的方案。我們認(rèn)為可從以下2個(gè)方面考慮：其一，用化學(xué)或物理的方法對膠原蛋白進(jìn)行交聯(lián)或修飾，不僅能增強(qiáng)純化后天然膠原的性能，并且能提高和改善其它性能。其二，將膠原蛋白與其它生物材料復(fù)合，如其它蛋白質(zhì)、多糖類以及無機(jī)鹽或有機(jī)高分子生物材料等，不僅能改善膠原蛋白的各項(xiàng)性能，而且能拓寬膠原蛋白基生物材料的臨床應(yīng)用。制備膠原高分子復(fù)合材料，使其同時(shí)具有兩種材料的共同優(yōu)點(diǎn)，取長補(bǔ)短，從而向?qū)崿F(xiàn)發(fā)展“理想”的生物材料的目標(biāo)邁進(jìn)了一步，并將為醫(yī)用生物材料的變革性發(fā)展提供廣闊的前景。參考文獻(xiàn)[1]薛新順,羅發(fā)興,羅志剛等.膠原的化學(xué)交聯(lián)改性技術(shù)研究進(jìn)展[J].皮革科學(xué)與工程,2006,16(6):55-59.[2]崔福齋,馮慶玲.生物材料學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.[3]LiST.Biologicalbiomaterial:tissue-derivedbiomaterials(collagen).In:ParkJBandBronginoJ.Biomaterialsprinciplesandapplications.MarcelDekker.Inc-USA,2003,l17-140.[4]顧其勝.膠原蛋白的臨床應(yīng)用[J].中國修復(fù)重建外科雜志,2006,20(10):1052-1058.[5]顧其勝,侯春林,徐政.實(shí)用生物醫(yī)用材料學(xué)[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,2005.140-147,273-286.[6]GelseK,paschlE,AignerT.Collagens-structure,function,andbiosynthesis[J].AdvancedDrugDeliveyReviews,2003,55(20):1531-1546.[7]李衛(wèi)林,曹健,湯克勇,等.膠原蛋白結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性關(guān)系研究[J].中國皮革,2005,34(23):14-16.[8]GiudiciGViolaM,eta1.Molecularstabilityofchemicallymodifiedcollagenlripplehelices[J].FederationofEuropean