Первоначально извлекаемый из тканей животных, коллаген представляет собой важнейший белковый материал, широко используемый в косметике, медицинских устройствах (эстетические лекарства, восстановление костей, восстановление роговицы), продуктах питания и т. д. Коллаген животного происхождения вряд ли может удовлетворить растущие промышленные потребности. Большой интерес представляют рекомбинантные коллагены, полученные из различных систем экспрессии (например, бактерий, дрожжей, клеток млекопитающих).
На основе аминокислотных последовательностей, структур и функций было идентифицировано двадцать девять типов коллагенов, которые названы типами от I до XXIX соответственно; типы I-III являются относительно распространенными типами коллагена, на их долю приходится около 90% всего коллагена в организме.
Коллаген I типа широко используется при производстве хирургических шовных материалов и кровоостанавливающих губок.
Коллаген II типа является фибриллярным и представляет собой основной компонент всего хряща.
Коллаген III типа играет важную роль в перевязках ран.
Коллаген XVII типа Было показано, что он эффективно защищает стволовые клетки волосяного фолликула (HFSC) от фолликулярной атрофии, выпадения волос и истончения кожи, что позволяет предположить его потенциальное применение для регенерации волос.
В последние годы ряд рекомбинантных коллагенов (например, типа I, типа II и типа III) поступил на рынок или проходит клинические испытания.
Особенность структуры коллагенов
Коллаген имеет уникальную белковую структуру, а первичная структура включает повторяющуюся последовательность аминокислот (Gly-XY), где X обычно представляет собой Pro, а Y в основном представляет собой Hyp или гидроксилизин Hyl. Его вторичная структура определяется как левосторонние α-спирали полипептидной цепи. Третичная структура представляет собой особую правостороннюю тройную спиральную структуру, состоящую из трех переплетенных α-спиральных полипептидных цепей, которые обеспечивают основную морфологию проколлагена. Четвертичная структура означает, что коллаген связан голова к хвосту и устроен в пучки параллельно, а микроволокна коллагена организованы с помощью ковалентных связей. Коллагеновые волокна образуются путем объединения коллагеновых микроволокон в пучки.
Применение коллагенов
Коллагены как косметика
Рекомбинантное вещество можно использовать в производстве косметических средств и средств по уходу за кожей. Коллаген обладает превосходными увлажняющими свойствами и, таким образом, может облегчить такие проблемы, как сухость кожи и морщины.
Коллагены как медицинские устройства
Коллаген для лечения повреждений кожи
Рекомбинантный коллаген можно использовать в косметических продуктах из-за его биологической активности, улучшающей кожу. Рекомбинантный коллаген способствует пролиферации клеток кожи, синтезу коллагена, увлажнению и антиоксидантной активности, что способствует устранению рубцов, уменьшению морщин и улучшению состояния кожи. Рекомбинантный коллаген можно использовать в эстетических лекарствах, вводимых посредством инъекций, повязок, спреев и т. д.
Коллаген при других дефектах тканей
Благодаря своей биосовместимости, биологической активности и биоразлагаемости пептидный каркас коллагена используется в тканевой инженерии и регенеративной медицине. Коллагеновый пептидный каркас можно использовать для стимулирования регенерации и восстановления тканей, а также для лечения различных дефектов тканей, таких как роговица, кости, хрящи, зубные, сердечно-сосудистые и нервные ткани.
Коллагены для доставки лекарств
Коллаген является очень эффективным материалом для доставки и замедленного высвобождения лекарств, поскольку он связывается с широким спектром цитокинов, белков и лекарств. Он может регулировать скорость и время высвобождения лекарства для оптимальной терапевтической терапии.
Yaohai Bio-Pharma предлагает универсальное решение CDMO для рекомбинантного коллагена