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膠原蛋白是人體主要結(jié)構(gòu)蛋白,是結(jié)締組織的主要組分,可起支持、保護(hù)、連接等多種作用。目前已發(fā)現(xiàn)的膠原蛋白有近30種,其中I型膠原含量最多,約占膠原總量的80-90%,其余10-15%為III型膠原。
各種膠原蛋白亞型的功能及分子組成
膠原蛋白的提取方法主要分為兩類:動物源提取法和基因重組法。前者通過酸法、堿法或者酶法從動物皮膚、跟腱部位提取膠原蛋白。酸法將前處理(去脂、切片、粉碎)后的樣品酸解,獲得酸溶性膠原蛋白,優(yōu)點(diǎn)是蛋白三螺旋結(jié)構(gòu)完整、成纖維性能好,成本較低但存在較高的免疫原性風(fēng)險。酶法常使用胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶地切割膠原蛋白的末端肽,主體溶于中性或酸性溶液中,最終被提取,該方法獲得的膠原純度高、理化性質(zhì)較好,常用于高附加值產(chǎn)品的開發(fā)。
基因重組法是將人膠原蛋白基因序列進(jìn)行特定設(shè)計、酶切和拼接、連接載體后轉(zhuǎn)入工程細(xì)胞,通過發(fā)酵表達(dá)生產(chǎn)膠原蛋白。主要包括表達(dá)體系的構(gòu)建、發(fā)酵以及純化3個過程。表達(dá)體系存在原核、真核、昆蟲病毒、哺乳動物等多個表達(dá)體系,但目前可進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)或已商品化的重組膠原蛋白主要采用基于大腸桿菌、酵母等微生物發(fā)酵的技術(shù)。
相比動物源提取法,重組法可加工性(如水溶性和乳化特性)較好,能降低免疫原性。
膠原蛋白制備工藝
重組膠原蛋白目前運(yùn)用最多的是大腸桿菌,畢赤酵母表達(dá)體系。對于最終產(chǎn)品來說,它們都需要對表達(dá)后的收獲組分經(jīng)分離純化,提取純凈的膠原蛋白。
作為分離純化的第一步,細(xì)胞破碎是至關(guān)重要的一環(huán)。細(xì)胞破碎的過程能夠有效釋放細(xì)胞內(nèi)的目標(biāo)物質(zhì),以確保后續(xù)純化步驟的順利進(jìn)行和最終產(chǎn)品的質(zhì)量。高壓均質(zhì)是常用的機(jī)械裂解方法,具有良好的可放大性,且不需要添加額外的試劑。
ATS安拓思提供全系列的高壓均質(zhì)機(jī)產(chǎn)品,可支持從實驗室到生產(chǎn)的不同規(guī)模應(yīng)用,最高處理流量可達(dá)4,000 L/H。
注射用膠原蛋白的制備工藝流程主要包括以下幾個關(guān)鍵步驟:
原料準(zhǔn)備:首先,選擇優(yōu)質(zhì)的膠原蛋白作為主要原料,這可以是從動物源(如魚類、豬皮、牛皮等)提取的膠原蛋白,或者是通過生物技術(shù)手段生產(chǎn)的重組膠原蛋白。同時,準(zhǔn)備好所需的輔料,如穩(wěn)定劑、緩沖劑、保濕劑等,這些輔料的選擇應(yīng)符合藥品生產(chǎn)的相關(guān)規(guī)定。
溶液制備:按照一定比例將膠原蛋白與緩沖劑溶解,同時加入適量的穩(wěn)定劑和保濕劑。通過充分?jǐn)嚢杌旌希_保溶液均勻。
pH調(diào)節(jié):使用酸堿調(diào)節(jié)劑對溶液進(jìn)行pH調(diào)節(jié),使其達(dá)到適宜的酸堿度。這一步驟至關(guān)重要,因為它可以確保膠原蛋白的穩(wěn)定性和活性。
過濾:將制得的溶液通過特定孔徑的過濾器進(jìn)行過濾,以去除雜質(zhì)和微生物。這一步驟對于保證產(chǎn)品的純凈度和無菌性至關(guān)重要。
均質(zhì)化處理:利用高壓均質(zhì)機(jī)對膠原蛋白溶液進(jìn)行均質(zhì)化處理。通過高壓和剪切力,使膠原蛋白顆粒更加細(xì)膩均勻,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性。
無菌灌裝:在無菌條件下,將處理好的膠原蛋白溶液灌裝到適合的容器中,如注射器或瓶中。
質(zhì)量控制與檢測:對制備好的注射用膠原蛋白進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制與檢測。這包括理化性質(zhì)測試、微生物檢測、生物學(xué)活性測試等,以確保產(chǎn)品符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
總的來說,高壓均質(zhì)機(jī)在制備膠原蛋白方面具有重要的應(yīng)用價值。它能夠提高重組膠原蛋白的提取效率、注射用膠原蛋白的均質(zhì)化程度和穩(wěn)定性,為制備高質(zhì)量的膠原蛋白提供了有效的技術(shù)手段。
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