胶原蛋白

2020/3/31☺鱼最有价值的，是肉质部分，还是鱼鳞？☺有一种物质宣称能活化肌肤、抚平细纹、抑制、黑色素、延缓肌肤老化、改善干燥肌肤、舒缓肌肤敏感性、使皮肤丰润光彩亮丽且又紧实有弹性。你相信吗？胶原蛋白2020/3/33☺胶原蛋白是生物科技产品研究的重要角色，更是美容界的重要发现。☺爱美是女人的天性，能够青春永驻更是每位女人的梦想，市面上保养品琳琅满目，胶原蛋白是其中大有名气的产品，可以算是称霸保养品业，是众多女性所钟爱的产品，不论擦的、吃的，甚至喝的都有。虽然价格昂贵，但女人为了更美可以不惜代价。2020/3/34☺什么是胶原蛋白？☺它在人体里到底是扮演什么角色？2020/3/35组织与器官的重要基质•自二十世纪五十年代科学家发现人类第一型胶原蛋白开始，截至二零零三年五月，已发现的人类胶原蛋白总共有不同的27型。胶原蛋白（collagen）是导源于希腊文的复合字，意指三条能自我聚集缠绕的物质。•胶原蛋白是动物体内细胞间隙中最重要，也是含量最多、最丰富的蛋白质，约占体内总蛋白质的25∼35％•植物体内不含胶原蛋白，胶原蛋白由哺乳动物、鸟类、鱼类等动物组织中萃取获得。2020/3/36胶原蛋白的分类以及各型胶原蛋白存在的部位分类主要结构及存在部位第1类第I型真皮层、肌腱、骨、角膜第II型软骨第III型真皮层、新生的结缔组织和血管、胚胎第2类第IV型表皮层与基底膜的交界处、血管第3类第V型表皮层与真皮层的交界处、血管第4类第VI型表皮层与真皮层的交界处第VII型表皮层与真皮层的交界处、肌肤附属腺体或器官第VIII型表皮层与真皮层的交界处2020/3/37胶原蛋白的结构•具有生理活性的胶原蛋白的结构类似绳索，由无数根胶原纤维束所组合而成。胶原蛋白最基本的单位为胶原蛋白分子，是由三条多肽（polypeptides）链所组成的，而此三条多肽链则以平行与链间的氢键紧密地结合在一起，形成稳定的三股螺旋胶原蛋白分子结构。由多个胶原蛋白分子聚集成胶原蛋白微纤维，而平行排列的胶原蛋白微纤维进而形成束形的胶原蛋白细纤维，胶原蛋白细纤维再纠集成较大的纤维束。细胞则攀爬生长于其间，构成人体的组织或器官。2020/3/38õ每一条多肽链（称为α链）的组成相似，但不一定完全相同，所组成的胶原蛋白形式也不相同，有由三条完全相同的α链所组成的（如第二型），也有由完全不相同的α链所组成的（如第四型）。õ其中以第一型胶原蛋白的含量最多，约占全部胶原蛋白含量的90％，也是用途最广的胶原蛋白。2020/3/39☺胶原蛋白的分子量约为283,000道尔顿（Daltons），长约280纳米，直径1.5纳米，具有特别的机械性质，例如具有方向性的胶原蛋白纤维抗拉强度可高达5∼10公斤／毫米平方（kg/mm2），因此提供结缔组织所需的张力、拉力强度等。☺若胶原蛋白三股螺旋自我聚集的能力被破坏、抑或被水解成小片段的蛋白质，其生理活性即丧失殆尽，医学上称之为明胶（Gelatin）。2020/3/310胶原蛋白的特性☺免疫反应性低；☺可长时间且稳定地存在于身体内；☺与细胞之间有良好的反应性；☺可与其它分子进行加工，制造出不同机械强度的产品；☺可藉由调控其生物分解速率，来控制胶原蛋白产品在身体内的存在时间。2020/3/311胶原蛋白的生化性质•在生化性质方面，它可促使血小板凝集而催化血块的形成，另外胶原蛋白的功用包括可控制分子通透、促进伤口愈合与组织修复、调控细胞与组织的生理功能等。•胶原蛋白为皮肤及肌肉中弹性的主要部份但随着年龄的增加，皮肤及肌肉中水分减少，这是老化的开始。如能适时补充胶原蛋白，能使皮肤保持年轻。2020/3/312☺钙质流失易造成牙齿病变及骨质疏松。胶原蛋白，能使钙质与骨细胞紧密结合。只增加钙质摄取量，而缺胶原蛋白，钙亦无法在骨中保住。☺胶原蛋白能使眼角膜保持湿润透明，增加眼睛透明度。☺促使肌肉细胞紧密连结，使其具有弹性及光泽。☺增加内分泌、保护及强化内脏功能。☺促使血小板凝集而催化血块的形成，结合免疫球蛋白，增加免疫力。2020/3/3132020/3/3142020/3/315•胶原蛋白属于结构性的蛋白质，打个比方来说，人体若像是一座高楼大厦，细胞相当于居住在大厦中的人类，而细胞外间质包含结构性醣类、结构性蛋白质及脂肪等物质，则像是钢筋水泥结构体的部分，其中结构性蛋白质大都是胶原蛋白。•一般来说，胶原蛋白存在于人体的结缔组织中，是构成骨骼、软骨、肌腱、韧带、血管、眼角膜、基底膜及皮肤等组织器官的结构基质。由于胶原蛋白是这些组织或器官的重要基质，如果在生物演化过程中发生突变，则个体存活的机率不大。•比较人类与哺乳动物间胶原蛋白分子的差异，其胺基酸序列的相似性高达百分之九十以上，所以胶原蛋白经常被应用于医疗及组织工程上，主要是它不易产生免疫排斥反应2020/3/316胶原蛋白的来源•胶原蛋白普遍存在于动物体内，选用胶原蛋白产品时必须加以考虑其来源、结构性、效能性及安全性。人体胶原蛋白和动物胶原蛋白结构类似，藉由生化科技处理，可从多种动物中取得高纯度、高生物兼容性及低免疫排斥性的胶原蛋白。2020/3/317•胶原蛋白依其溶解性可分为：原生态胶原蛋白，例如纤维状胶原蛋白；酸溶性胶原蛋白；水溶性胶原蛋白（又叫可溶性胶原蛋白）；水解性胶原蛋白（亦称明胶）。•前三种胶原蛋白的制造较为复杂，主要应用在医疗用生医材料方面，如人工皮肤、止血剂、人工血管、以及护肤化妆品等，价位较高。•第四种胶原蛋白不具三股螺旋结构，制造较为简易，是一种由真皮或其它组织以酸、碱、热或酵素水解后的产物，分子量小，价位较低。2020/3/318•特殊立体结构与效能之间的关系仍有许多有待厘清的地方。•如明胶（果冻的成分之一）或市售某些水解性胶原蛋白几乎与蛋白质水解产物（氨基酸）无异，其原有的生理活性是否已遭到破坏？•不同的处理方式或许会影响胶原蛋白原来的生理活性，但是如不进一步依开发的目的处理胶原蛋白分子，又会限制了它的应用范围。两方面的矛盾如何协调？•研究显示，经特殊处理后，已成为原全分子大小百分之一的小分子胶原蛋白，仍可维持其原有的三股螺旋结构。2020/3/319胶原蛋白的生产•目前制造胶原蛋白的原料主要是取自动物的皮肤及肌腱组织，把它磨碎之后，加入酸中溶解以去除杂质，并以酵素分解组织纤维，使胶原蛋白完全悬浮于溶液中，再从其中萃取纯胶原蛋白，之后再控温控压恢复胶原蛋白的纤维组织。•以上方法的原料来源丰富且价格便宜，利用酵素可制备不同分子量的胶原蛋白，并改变胶原蛋白的溶解性，因此普遍应用于胶原蛋白的制备，然而由于萃取的产物纯度不高，容易引起发炎反应。2020/3/320•近几年来随着狂牛症及人类变种Creutzfeldt-Jakob疾病的出现，社会大众开始担心由牛只取得的胶原蛋白可能会受到以上病症的污染，为降低发炎反应及蛋白质病毒污染的可能性，美国已有公司使用基因转殖动物如老鼠及乳牛等，由乳腺来生产胶原蛋白。2020/3/321胶原蛋白原料来源☺牛皮:分子量约30~50万之间☺猪皮:分子量约10~30万之间☺水产品:分子量约1~3万之间2020/3/322胶原蛋白总共分成3种等级☺食品级:90%以下☺化妆品级:90~95%☺医疗级:95%以上2020/3/323胶原蛋白的应用•医学上的应用•美容上的应用•保健食品上的应用2020/3/3242020/3/325医学上的应用•还记得伤口在更换纱布时那种刻骨铭心的痛吗？•贴在伤口的敷料不需一次又一次地更换，最后能与我们的身体融为一体，正是生物医学界努力的目标。2020/3/326•纯化过的胶原蛋白，在干燥的情况下其外型及触感类似棉花。若是将它与骨头中的主要无机物——氢氧基磷灰石进行加工混合，则可制造出如骨头般坚硬的人工硬骨。•若将胶原蛋白和皮肤或软骨中，与胶原蛋白共同构成细胞外间质的醣类物质——蛋白多醣进行加工混合，则可制造出如皮肤般具延展张力的人工皮肤，或软骨般具弹性的人工软骨。2020/3/327•以胶原蛋白为基质，添加其它物质加工出来的医疗产品不胜枚举，因此胶原蛋白常用在材料工程技术中，生产出不同机械强度的医疗及组织工程产品。•胶原蛋白的医疗产品除了前面所提，可在身体内长时期且稳定地存在外，另外也可以设计成短暂停留在身体中的剂型，在产品完成治疗的目的后，随即被身体分解吸收掉，像胶原蛋白止血棉就是一个例子。•以胶原蛋白为基质的生物医学材料，在身体中存在时间的长短是可以控制的，材料工程学家常利用不同的交联剂或调整交联剂的浓度，来设计胶原蛋白生物医学材料存在体内时间的长短。2020/3/328☺胶原蛋白具有非抗原性、生物降解性、生物兼容性、生物吸收性、不具毒性、与生物活性物质协同作用、止血、可转化成不同形式、生物降解的可调性等优异的特性，使其在医学上可广为应用，且效果非常好，其中最主要的应用领域是生医材料。所谓生医材料是把材料科学与生物医学结合，研究并制造出用以取代人体器官或组织的器材，现针对下列数项胶原蛋白的应用略加说明。2020/3/329敷料•不论伤口是因创伤、烧伤、手术、急性或慢性伤口等所造成，物等许多因素，都会影响伤口愈合的过程及时间。•为了加速伤口的愈合，减低伤口的感染，在愈合过程中有必要在伤口处以适当的敷料加以遮盖。•伤口敷料的开发主要有三个目的，第一是加速伤口愈合，第二是材料的功能必须让患者感到犹如与皮肤般的舒适，第三是愈合后伤口的疤痕越少越好。2020/3/330•敷料的种类，则可分为传统纺织敷料、合成敷料及生物性敷料三种。•传统敷料由天然植物纤维或动物毛类物质构成，如纱布、棉垫、羊毛、各类油纱布等，这类敷料只是暂时性的覆盖材料，均需在一定时间内加以更换。这些产品一般仅适合使用于表层伤口上，对较大较深的伤口并不适合。•随着化学工业的发展，各种高分子材料不断涌现，已有多种创面覆盖物的产品制成，合成敷料经进一步改良，已发展出双层及多层敷料，通常多层敷料的设计，外层是以耐久性为考虑，内层则考虑其附着性及伸缩性，但是这些敷料对于大而深的烧烫伤伤口，仍然没有显著的帮助。2020/3/331•生物敷料由生物材料构成，种类繁多，例如来自于猪的生物敷料、羊膜覆盖材，以及从牛及其它来源所萃取的胶原蛋白重组敷料。主要使用在一些较难以愈合的伤口上。•以胶原蛋白做为伤口的敷料，可使血液凝固，具有止血功能，未来在此一方面的开发潜力无限。2020/3/332•这种伤口敷料，主要是基于胶原蛋白能够与伤口紧密结合，并入新生组织当中，并做为细胞生长时的基质。•胶原蛋白敷料，对伤口的治疗具有下列优点：伤口较清洁、减缓细菌感染现象、减少伤口流脓、增加肉芽组织的形成、愈合的伤口不会产生收缩、协助压力褥疮伤口的愈合，不致产生免疫反应。•胶原蛋白和血小板作用会产生凝血现象，具有止血功能。因此，欲把胶原蛋白植入生物体内时，须先把凝血现象消除。一般认为胶原蛋白经过化学修饰后，便能去除这种凝血现象，如将肝素结合在胶原蛋白表面，即可做为植入生物体内的生医材料之用。2020/3/333•虽然生物性敷料的功能缩短了伤口愈合的时间，让伤口的愈合条件更好，但是这些产品毕竟还是敷料，并非人工皮肤，需要多次更换，伤口的愈合仍需靠自体皮肤的生长或是植皮手术。如果伤口面积不大，或许可以利用植皮方式来修补，但植皮可能造成更多的伤口及难看的疤痕，如果伤口面积太大或是深至真皮层，这时就很难以植皮方式来加以修补了。2020/3/334人工皮肤☺研发可以免除更换，又能迅速使伤口愈合的皮肤替代物。☺随着组织工程技术的精进，人工器官逐渐成为热门的研究课题，人工皮肤首当其冲成为大家希望之所寄。☺皮肤替代物的研究及发展，也因不同的临床应用，例如一度或二度烧烫伤、糖尿病褥疮以及各种类型的开放性伤口，而有不同类型的产品问市。2020/3/335•人工皮肤对伤口的功效评估，主要在于生物兼容性，以及是否能促进皮肤上皮化，减少伤口排斥与发炎反应。•依此原则，这些皮肤替代物可以分为三类：☺第一类产品含有皮肤上皮层的相似物☺第二类产品含有真皮层成分及胶原蛋白等间质☺第三类是同时包含上皮及真皮层细胞的组成物质。202