胶原的提取_改性_交联及其应用.1pdfVIP专享VIP免费

JVascSurg,2000,32(2):35327BaerRP,WhitehillTE,SarkarR,etal.Retroviral-mediatedtransductionofendothelialcellswiththelacZgeneimpairscellularproliferationinvitroandgraftendothelializationinvivo.JVascSurg,1996,24(5):892胶原的提取、改性、交联及其应用徐新宇天津市泌尿外科研究所,天津300211摘要胶原蛋白或称胶原是动物体内含量最丰富的蛋白质,在动物体内起支持、保护、连接等多种作用。目前,胶原已广泛应用于医学医药工业、食品工业、日用化学品工业、生物合成及胶原修饰等领域,本文现将胶原的提取、改性、交联及其应用加以综述。关键词:胶原蛋白交联提取改性1胶原的结构及其性质胶原是人体和脊椎动物的主要结构蛋白,是支持组织和结缔组织(皮肤、肌腱和骨骼的有机成分)的主要组成部分。胶原蛋白中含有大量的甘氨酸(31.4%～33.8%)、脯氨酸(11.7%～13.8%)、羟基脯氨酸(9.4%～12.5%),同时因为在胶原中羟基脯氨酸比较均一,因此测量羟基脯氨酸的量,很容易计算出胶原含量〔1〕。胶原蛋白是一种纤维蛋白,其基本组成单元是原胶原分子。原胶原蛋白分子结构由N-末端区域、螺旋区域和C-末端区域组成,借助于原胶原蛋白氨基蛋白酶和羧基蛋白酶分别将原胶原的N-末端和C-末端区域断裂而形成胶原蛋白。原胶原分子定向整齐排列,分子之间通过共价键交联,形成稳定的胶原微纤维。由结构分析了解,原胶原分子由三个自身按左螺旋排列的多肽键构成,其中两个肽键是一样的,第三个稍有不同。这种螺旋结构的的纤维状蛋白分子量约30万左右,长达3000~,而直径仅15~。原胶原分子这种特殊的结构使得该分子又长又细,且具有刚性,它们彼此并排形成纤维,互相交联,使生成的产物具有较高的机械强度。但胶原蛋白又不算是一种典型的纤维,易引起小纤维有规则的扭结。当它被拉长时,扭结伸直,其纤维状结构受热而破坏。当温度超过42℃时,胶原纤维的组织会发生变化。当温度超过65℃胶原纤维破坏,其长度缩短到原长的三分之一,并成为无定形胶原聚合物,有类似于橡胶的性质。到目前为止,人们发现19种不同类型的胶原〔2〕(Ⅰ型到ⅩⅨ型),其中容易分离出来且产量比较高的是前五种胶原。由于各型胶原蛋白的分布以及含量因组织不同而有很大的差异,因此有目地的选择富含所需胶原蛋白分子类型的组织对于获取大量且高纯度的胶原蛋白制品是相当重要的。如Ⅰ型胶原在骨、跟键、皮肤、血管壁、子宫壁、羊膜和胎盘中含量丰富;Ⅱ型胶原在透明软骨中含量丰富;Ⅲ型胶原在皮肤、血管壁、子宫壁中含量丰富;Ⅳ主要在晶状体中含量丰富;Ⅴ主要在皮肤和血管壁中含量丰富。胶原蛋白所特有的三重螺旋的氨基酸结构使它具有许多很有用的特性,如高拉伸强度、生物降解性能、低抗原活性、低刺激性和低细胞毒性以及促进细胞生长的性能。所具有的这些特性都使其成为一种理想的生物医用材料,目前—38—CHINESEJ.DIAL.&ARTIF.ORGANSVol.15No.3September,2004胶原已经在医学领域具有广泛的应用〔3〕。2胶原的提取方法胶原制备技术历史较长,早在1929年即有以磷酸溶解动物骨组织提取胶原的专利技术。提取胶原的方法多样,但大体上可以分为动物组织中提取和人工生物工程合成两种方法。到目前为止,胶原制备仍以从新鲜组织中提取为主。2.1从动物组织中提取胶原根据查到的大量国内外的文献,胶原组织提取的一般原理为:正常形态的胶原为不溶性的,但在冷的中性盐溶液或低离子的酸性溶液性中可溶。因此可将新鲜组织浸泡在中性或稀酸性盐溶液中,来进行抽提可溶性胶原且去除不溶性杂质,有时还加入限制性水解蛋白酶进行辅助抽提。此外,由于不同类型的胶原在酸性或在中性盐溶液中的溶解度不同,因此再调整中性或酸性盐溶液的浓度来分离不同类型的胶原,就可以得到比较纯的单一类型的胶原物质了。有些工艺在最后还用层析法来分离不同类型的胶原以得到更纯的胶原。虽然层析法还存在一些不足,但目前还是一种得到单一类型胶原的常用方法。在挑选提取胶原的组织时,我们应尽量挑选符合下述一个或几个原则条件之一的〔4〕:胶原是最新合成并且其交联并不是很广泛;在酸性溶液中,分子间的醛亚胺交联新近打开;山黧豆中毒因子可以抑制醛结构或前体细胞交联复合物,还可以抑制交联。此外还...