Viscollageen als nieuw biomedisch materiaal

Vis Collageen Proteïne Poeder Basisstructuur

Vis collageen poeder is voornamelijk afkomstig van weefsels zoals vissenhuid en schubben (type I), en een kleine hoeveelheid is afkomstig van weefsels zoals kraakbeen (type II), vissendarmen (type III) en spieren (type V).Omdat collageen sterk geconserveerd is in biologische evolutie, is de structuur van viscollageen vergelijkbaar met andere collagenen, waardoor een structurele basis wordt gelegd voor de gedeeltelijke vervanging van van zoogdieren afkomstig collageen voor translationele geneeskunde.Als we type I viscollageen als voorbeeld nemen, heeft het molecuul een typische drievoudige helix, die de structuur [α1][α2] heeft, en de molecuulgewichten van α1 en α2 zijn respectievelijk ongeveer 120 kDa en 110 kDa.In tegenstelling tot zoogdieren zoals varkens en runderen, zijn vissen echter ectotherme dieren, en hun collageenstructuur is ook specifiek, en het iminozuurgehalte (de som van proline- en hydroxyprolinegehalte) in zijn aminozuursamenstelling is aanzienlijk lager dan dat van collageen afgeleid van terrestrische zoogdieren, heeft daarom een ​​lage mate van intermoleculaire verknoping en slechte thermische stabiliteit.De denaturatietemperatuur van collageen afkomstig van landzoogdieren is over het algemeen 37-40°C, en die van viscollageen is meestal 28-32°C (de thermische stabiliteit van collageen in warmwatervissen is hoger dan die in koudwatervissen) .Om de denaturatie van viscollageen te voorkomen, moet de temperatuur tijdens het bereidingsproces strikt onder de denaturatietemperatuur worden gehouden.Bij translationeel geneeskundig onderzoek moet overeenkomstige derivatiseringsmodificatie worden uitgevoerd volgens de behoeften om de stabiliteit ervan te verbeteren.

Basistypen en functies van veelgebruikt viscollageenpeptide

Er zijn 3 soorten veelgebruikt viscollageen: viscollageengelatine, viscollageenpolypeptide en niet-gedenatureerd viscollageen.De eerste twee zijn gedenatureerd viscollageen en de laatste handhaaft effectief de natuurlijke actieve structuur van collageen.De drie hebben verschillende toepassingen vanwege hun verschillende structuren en uitvoeringen.

Viscollageengelatine is een gedeeltelijk gedenatureerd product van collageen.Het wordt meestal gebruikt in kweekmedia, zachte capsules, voedseladditieven, enz. De verstijfselingstemperatuur en het smeltpunt zijn respectievelijk 8-25°C en 11-28°C, wat lager is dan die van gelatine van varkens of runderen., zijn gel-sol is een omkeerbare reactie en kan worden gebruikt als een temperatuurgevoelig materiaal op het gebied van langdurige afgifte van geneesmiddelen of weefselmanipulatie.

Viscollageenpeptiden zijn gehydrolyseerde producten van collageen en peptiden met verschillende molecuulgewichten hebben verschillende biologische activiteiten.Algemeen wordt aangenomen dat peptiden van 1-10 kDa en minder dan 1 kDa antibacteriële activiteit hebben en dat hun antibacteriële activiteit positief gecorreleerd is met het gehalte aan moleculaire kationen.Vanwege het relatief hoge gehalte aan Gly en Pro, en de relatief hoge hydrofobiciteit die bevorderlijk is voor de toename van de vetoplosbaarheid, is het antioxiderende effect van viscollageenpeptiden beter dan dat van varkens- en rundercollageenpeptiden.Bovendien is de structuur van viscollageenpeptide vergelijkbaar met die van antihypertensief peptide, dat een significanter antihypertensief effect heeft.Bovendien kunnen viscollageenpeptiden de adhesie van cellen in vitro effectief bevorderen en de proliferatie van epidermale cellen en de eiwitafscheiding van fibroblasten bevorderen.

Het molecuulgewicht van niet-gedenatureerd viscollageen is lager dan dat van varkens- en rundercollageen (<30 kDa), en het type Ⅰ collageen afgeleid van vissenschubben en vissenhuid is de belangrijkste.Vanwege de lage mate van intermoleculaire verknoping is niet-gedenatureerd viscollageen ook gemakkelijk oplosbaar in neutrale zoutoplossing of zwakzure oplossing bij lage temperatuur, en de werkzaamheid ervan is beter dan die van zoogdiercollageen.Het kan worden gebruikt als hemostatisch materiaal, weefselvulmateriaal, steigermaterialen voor weefseltechniek, enz. Worden gebruikt in medisch onderzoek.Momenteel heeft de Europese Unie 1 hemostatisch product met viscollageen goedgekeurd en er zijn ook veel gerelateerde onderzoeken naar viscollageen als medisch materiaal aan de gang.

Onderzoeksvooruitgang van vissencollageenpeptidepoeder als nieuw biomedisch materiaal

De toepassing van viscollageen op klinisch gebied is een opkomende onderzoekshotspot en de resultaten zijn niet veel veranderd.Viscollageen als hemostatisch materiaal heeft de hoogste onderzoeksconcentratie en technische volwassenheid en heeft doorbraken in transformatie bereikt.Eucare Pharmaceuticals (India) heeft een aantal hemostatische producten op basis van viscollageen op de markt gebracht (NeuSkin-F®, Helisorb® Sheet, BioFil ®, BioFil®-AB, enz.), geschikt voor hemostase en genezing van diverse wonden zoals wonden, brandwonden, chronische zweren, enz. Sommige producten hebben het Europese keurmerk voor conformiteitscertificering (CE) gekregen.Hoewel het officiële product in India is geproduceerd, is er geen literatuurondersteuning voor de klinische gegevens en basisinformatie over de toepassing met betrekking tot het product en is de mate van internationalisering van marktuitbreiding niet hoog.Viscollageen, als wondverzorgingsmateriaal, weefselherstelmateriaal, weefselsubstituut, 3D-printmateriaal en materiaal met vertraagde afgifte van medicijnen, is een relatief geconcentreerde onderzoeksfocus, maar er is geen doorbraak gemaakt.

1. Wondverzorgingsmaterialen

Net als collageen afkomstig van zoogdieren, kan viscollageen zich ook hechten aan bloedplaatjes, waardoor een snelle hemostase wordt bereikt.Momenteel zijn alleen op viscollageen gebaseerde hemostatische producten ontwikkeld door Eucare Pharmaceuticals (India) op de markt gebracht met CE-certificering en kunnen worden gebruikt voor diverse wondverzorging en -herstel.Noch de Amerikaanse FDA, noch de CFDA van mijn land heeft dergelijke producten goedgekeurd.De thermische denaturatietemperatuur van collageen geëxtraheerd uit modderkarperschubben door Pal et al.kan 35,2°C bereiken en heeft een goede stabiliteit.Het kan wondgenezing, epithelisatie en weefselherstel effectief bevorderen en zal naar verwachting worden gebruikt als huidvervanger bij de behandeling van huidletsels van volledige dikte..Zhu Wei et al.ontdekte dat collageen van vissenschubben wondgenezing kan bevorderen in immuungecompromitteerde muismodellen door de expressie van PDGF, TGF-β en andere factoren te bevorderen, waardoor de aggregatie en activering van macrofagen wordt geleid.Een groot aantal onderzoeken heeft bevestigd dat viscollageen niet-irriterend, niet-sensibiliserend en een lage immunogeniciteit heeft.Het kan het bloeden snel stoppen en wondgenezing bevorderen bij gebruik in wondverzorging.Modificatie door enten of derivatisering kan niet alleen de stabiliteit van viscollageenmaterialen verbeteren, maar ze ook voorzien van meer biologische activiteiten, zoals antibacteriële eigenschappen.Bovendien kan viscollageenpolypeptide als afbraakproduct ook een ontstekingsremmende rol spelen door de expressie van ontstekingsfactoren te reguleren, wat een basis vormt voor viscollageen voor gebruik bij het herstel van hardnekkige wonden.

2. Weefselherstelmaterialen

Behalve dat het wordt gebruikt als huidvervangend materiaal, kan viscollageen ook worden gebruikt in de regeneratieve geneeskunde als een verscheidenheid aan weefselherstelmaterialen.In de orthopedie, Mredha et al.bereide hydrogel met collageen gewonnen uit de zwemblaas van de beste steur.De hydrogel kan nauw worden verbonden met bot, heeft een hoge sterkte en goede belastingsprestaties en zal naar verwachting worden gebruikt als een nieuwe generatie orthopedische transplantaten voor kunstkraakbeen.en herstel van botdefecten.In de tandheelkunde, Zhou et al.bestudeerde het effect van hybride nanovezelmembranen van viscollageen / bioactief glas / chitosan op laesies van hoektandwortelfurcatie, en ontdekte dat het osteogenese kan bevorderen en parodontale weefselregeneratie kan induceren, waarvan wordt verwacht dat het als geleideweefsel zal dienen. De regeneratie gecombineerd met bottransplantaatreparatiemembraan wordt klinisch gebruikt.

3. Weefselvervangers

Viscollageen kan ook worden gebruikt in weefselmanipulatie als een verscheidenheid aan weefselvervangers.Li et al ontdekten via in vitro experimenten dat de nieuwe viscollageensteiger een goede biocompatibiliteit heeft voor de activiteit en proliferatie van embryonale fibroblasten van muizen;door in vivo experimenten werd ontdekt dat het schavot adhesie van hersenweefsel kan voorkomen, ontstekingen kan verminderen en fibroblastvorming kan bevorderen. Celgroei, verbeterde weefselregeneratie en genezing, zal naar verwachting worden gebruikt op het gebied van weefselmanipulatie als een dura (spinaal) membraan vervangen.ontdekte dat de collageenmatrix afgeleid van vissenschubben kan worden gebruikt als vervanging voor menselijk hoornvliesweefsel.De lichtdoorlatendheid en verstrooiingseigenschappen zijn in principe dezelfde als die van het menselijk hoornvlies.Het heeft geen cytotoxiciteit en geen immunogeniciteit.Het heeft een goede biocompatibiliteit met het hoornvlies en kan voldoen aan de basiscriteria voor gebruik als steiger voor hoornvliesreconstructie.

4. 3D-printmaterialen

3D-bioprinting is een zich snel ontwikkelende technologie voor het voorbereiden van steigers van biomateriaal.Momenteel zijn de belangrijkste gebruikte structurele eiwitten collageen, fibrine en zijdefibroïne.Onder hen, hoewel collageen een lage mechanische stabiliteit heeft, kan dit probleem worden opgelost door het in andere materialen te printen of crosslinking uit te voeren.Tegelijkertijd heeft collageen afschuifverdunnende eigenschappen en heeft de gelering ervan temperatuurafhankelijke en pH-afhankelijke eigenschappen, die gunstig zijn voor gebruik in 3D-printtechnologie.Vergeleken met collageen dat is afgeleid van landzoogdieren, heeft viscollageen een vergelijkbare structuur en eigenschappen, maar is het bioveiliger en kan het worden verwerkt uit een grote hoeveelheid visafval, wat een overvloedige bron is.Daarom heeft viscollageen een groot potentieel als materiaal voor 3D-printen.

5. Materialen voor medicijnafgifte

In de afgelopen jaren is viscollageen ook geleidelijk toegepast op het gebied van materialen met vertraagde afgifte van medicijnen.Het raamwerk ontworpen door Cao et al.kan de snelheid van langzame afgifte aanpassen door de verhouding van viscollageen, chitosan en chondroïtinesulfaat en de grootte van de microsferen te regelen, terwijl de integriteit en biologische activiteit behouden blijven, wat naar verwachting zal worden toegepast op huidweefselmanipulatie.Zhang Ming en anderen gebruikten natuurlijk collageen afkomstig van vissen als matrixmateriaal en rhodamine B als het gesimuleerde laaddoelmedicijn. het verhogen van de collageenconcentratie in het materiaal kan de belasting aanzienlijk verhogen.snelheid en het effect van langdurige afgifte.

De voordelen van viscollageen eiwitpoeder als nieuw biomedisch materiaal

1. Goede bioveiligheid

Viscollageen is qua structuur en functie vergelijkbaar met collageen afkomstig van terrestrische zoogdieren, maar heeft een lagere immunogeniciteit, betere veiligheid, lager risico op overdracht van zoönotisch virus en hogere veiligheid bij klinisch gebruik.In vivo en in vitro biocompatibiliteitsstudies toonden aan dat de steriliteitstest van viscollageengel-extract negatief was en dat cytotoxiciteit, sensibilisatie, chromosomale aberratie, intradermale reactie, acute systemische toxiciteit, pyrogeenreactie en hemolysereactie allemaal negatief waren.Negatief, het is een veelbelovend medisch biomateriaal.

2. Kan religieuze barrières in speciale regio's en groepen omzeilen

Vanwege religieuze overtuigingen en andere problemen kunnen medische producten van collageen afkomstig van varkens niet klinisch worden gebruikt in islamitische landen en regio's, terwijl viscollageen geen religieuze barrières kent en patiëntengroepen in verwante regio's en landen gemakkelijker kan helpen.

3. Overvloedige bronnen

Ons land is een groot land van aquatische producten en produceert elk jaar een grote hoeveelheid bijproducten van visverwerking (waarvan ongeveer 40% vissenhuiden), maar deze bijproducten worden vaak als afval beschouwd en weggegooid, hun potentiële waarde is ernstig genegeerd, en kan ook milieuvervuiling veroorzaken.vervuiling enz. De toepassing en ontwikkeling van viscollageen op medisch gebied biedt niet alleen een zuinigere en veiligere bron van nieuwe collageenmaterialen, maar verhoogt ook aanzienlijk de toegevoegde waarde van vissenhuid, een bijproduct van de verwerking van aquatische producten, en vermindert de druk op de bescherming van het milieu, wat in overeenstemming is met het nationale doel om een ​​strategische oriëntatie op zeemacht op te bouwen.