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揭秘“重组胶原蛋白”真相

2023-02-17 10:00:00

随着年龄的增长,尤其是25岁过后,新陈代谢逐渐减慢,皮肤的含水量也降低,变得干燥,逐渐出现细纹。同时皮肤深层的成纤维细胞逐渐失去活性,胶原蛋白、弹性蛋白也逐渐流失,开始出现松弛和皱纹等问题,皮肤不再光嫩有泽,如“婴儿般的好肌肤——胶原感满满”。

众所周知,脸部的胶原对面部皮肤外观实在是太重要了。所谓“吹弹可破”,靠的就是真皮里满满的胶原在起支撑作用,一旦流失,没有了,我们就要想方设法去补充。

一、什么是重组胶原蛋白

重组胶原蛋白,字面理解也就是重新组成的胶原蛋白,专业一点来解释是利用DNA重组技术制备的,可以根据需求进行设计改造其氨基酸序列,与人体氨基酸序列100%一致,实现定制化合成,可以得到了全新的重组人源化胶原蛋白序列,再利用生物发酵技术实现可规模化生产。可以大大解决动物源胶原蛋白的痛点(引起排异反应、病毒隐患等)。

通过实验证实重组胶原蛋白表达量大,水溶性好,生物活性高,其性能优于人天然胶原蛋白,在生物医用材料、美容化妆品、食品保健等领域有着广大的应用前景。

二、重组胶原蛋白的合成

与其他用于替代天然蛋白的重组蛋白一样,重组胶原蛋白必须具有与构建健康组织的胶原蛋白相匹配的关键物理化学特性。下面一起来看看它们是如何合成的。

胶原蛋白家族包括大约28个不同的成员。尽管它们具有异质性,但不同类型的胶原蛋白还是有一些共同的特征。胶原蛋白是一种细胞外蛋白质,形状是延伸的棒状结构。由3条前胶原α链拧成螺旋,α链为胶原蛋白的基本结构单元,每条原胶原链大约含有1000个氨基酸单体,结构一般是具有(Gly-X-Y)n重复单位,其中X和Y可以为任意一种氨基酸,通常为脯氨酸和羟脯氨酸,少数为赖氨酸和羟赖氨酸。

三、合成胶原蛋白的过程,你get到了吗?

正是因为胶原蛋白合成过程的复杂性,才形成了不同类型、作用的胶原蛋白。比如I型胶原蛋白主要存在于成人皮肤、肌腱、骨组织。较粗大,用于支撑皮肤硬度,使皮肤坚固。但是如果含量过多,则会使皮肤僵硬,创伤愈合后,也容易形成疤痕。

II型胶原蛋白主要存在于婴儿皮肤或血管内膜、肠道。与皮肤损伤修复过程和修复质量紧密相关。III型胶原蛋白在新生儿皮肤中含量较高,较细小,用于支撑皮肤柔嫩度,使皮肤细腻和富有弹性。含量越高,越能使皮肤细腻柔嫩,创伤后III型胶原蛋白可以更好地让伤口恢复,不容易留疤痕。他们在我们人体内都发挥着重要作用。

但是在合成过程中,氨基酸序列对于胶原正常发挥作用至关重要,一旦变化,可能会发生突变,这样就会破坏胶原三螺旋的稳定性,削弱富含胶原的结构。例如,I型胶原蛋白的突变会导致成骨不全,这是一种脆性骨疾病,会改变骨矿化并限制骨骼生长。VII型胶原蛋白的突变会导致大疱性表皮松解症,这是一种起泡性疾病,其病理机制涉及锚定原纤维的异常。

这些都表明,当胶原蛋白序列发生变化时,胶原蛋白可能会失去其重要功能。所以,重组胶原蛋白的优势大大凸显,可以保留这些蛋白质的关键特征,防止其变异,优于从动物组织中提取的,方便它们在生物医学和美容应用中发挥作用。

四、重组胶原蛋白的表达系统

我们身体具有免疫系统,会清除“异己成分”。所以进入我们身体内的胶原蛋白不仅要和人胶原蛋白的结构完全一致,而且其生物活性要高于人自身胶原蛋白,才能有效发挥功效。

重组人源胶原蛋白基础结构跟人体100%重合,同时在此基础上进行优化,提高胶原蛋白的亲水性以及活性。

重组胶原蛋白的表达系统显得尤为重要。第一个生产重组胶原蛋白的系统使用了表达天然胶原蛋白修饰酶的哺乳动物细胞。具有正常的热稳定性,并且它们的脯氨酸和赖氨酸残基被正确地羟基化,再通过适当的修饰和酶处理,这可以组装成组织良好的原纤维。另外也可以解决产量低和成本高的问题。此后,科学家还测试了可以达到工业规模生产的表达系统,如酵母、细菌和植物等。

虽然报道的文献上边有很多表达系统,但是如今用于大规模生产生产I型胶原蛋白的系统主要是酵母和植物。

五、重组胶原蛋白的应用

我们都知道胶原蛋白的用途极广,可以是用于制造组织工程、伤口愈合和药物输送产品的有吸引力的医用材料。还可以利用明胶(胶原蛋白的变性形式)作为稳定剂用作疫苗和其他药品。此外胶原蛋白能保持皮肤弹性、促进细胞生长,应用于护肤品中可起到保湿、修护、抗衰等功效,因此胶原蛋白也开始被越来越多的应用在护肤品、洗发护发产品中。重组蛋白也不例外。

1.重组胶原蛋白在医药行业中的应用

支架制成3D配置的多孔海绵、原纤维和膜,可以更好地支持细胞附着和生长。可以在组织内起到很好的支撑作用。另外,由于胶原蛋白结构的凝胶特性,可以制作成在体温下固化的可注射液体材料,在损伤部位可以形成适当形状的支架。此外,凝胶提供药物运送和细胞运送载体,可以保护货物并以受控方式释放。

Ⅱ型、Ⅲ型重组人源胶原蛋白用于深度烧伤患者创面的愈合中,能够将患者因烧伤所致断裂的胶原纤维重新连接起来,合成新的Ⅲ型人源胶原蛋白,促进创面的愈合,减少瘢痕增生。

2.重组胶原蛋白在护肤品中的应用

胶原蛋白存在于真皮层中,占皮肤组织组成的70%左右。胶原蛋白又称为“皮肤软黄金”,小分子胶原蛋白可以起到滋润肌肤的作用,同时补充皮肤所需氨基酸,修护受损肌肤。将胶原蛋白添加到化妆品中,能为皮肤提供必需的营养成分,其所含大量的亲水基团使之具有良好的保湿功效。

目前市面上,含重组胶原蛋白的化妆品品类主要包括眼膜、面膜、喷雾剂、原液、冻干粉等,西安巨子生物基因技术股份有限公司旗下品牌可丽金,主打重组胶原蛋白与肽类成分结合,起到抗衰、保湿等护肤功效。山西锦波公司采用重组Ⅲ型胶原蛋白、聚二甲基硅氧烷、蜡基等成分发明唇部护理品,与人体生物相容性良好,安全无刺激个人与家居清洁护理。

总结:

重组胶原蛋白具有安全性高、生物相容性好,对皮肤保湿修护功效明显的特点。可以克服传统动物源胶原蛋白的病毒隐患、排异反应、质量不稳定等弊端。随着重组胶原蛋白表达技术水平及分离纯化产率的提升,其在保湿、抗皱紧致、促进修护等功能上得到进一步的提升,因此,其比传统胶原蛋白更适合作为美容产品及医疗产品的原材料。

但是,虽然重组胶原蛋白行业标准起草单位前景听起来一片美好,但在美好之下,也像此前许多大热护肤成分一样,重组胶原蛋白从实验室走向临床,再走向日用护肤品的市场化应用,也面临着越来越多鱼龙混杂、真假参半的局面。但重组胶原蛋白想要真正实现行业的成熟,显然还有很长一段路要走。

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