胶原及胶原膜的研究及发展胶原及胶原膜的研究及发展Study and Development of Collagen&collagen film 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 可再生资源可再生资源•碳水化合物碳水化合物–纤维素纤维素–木质素木质素–淀粉淀粉–胶质胶质•蛋白质蛋白质–胶原蛋白胶原蛋白•~ 30% 动物蛋白动物蛋白胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原的功能胶原的功能–生物功能生物功能•细胞、组织等基膜主要组成成分细胞、组织等基膜主要组成成分•构成皮肤、骨骼等主要纤维蛋白构成皮肤、骨骼等主要纤维蛋白–工业上应用工业上应用•制革制革•医药医药•食品食品胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原蛋白类型之组成及其在组织中之分布胶原蛋白类型之组成及其在组织中之分布 形形 式式各单链分子量各单链分子量组织分布组织分布ⅠⅠ100，，000皮肤、骨骼、血管等多数结缔组织皮肤、骨骼、血管等多数结缔组织ⅡⅡ-trimer100，，000细胞培养、肿瘤细胞培养、肿瘤ⅢⅢ100，，000软骨软骨ⅣⅣ100，，000血管、皮肤、肉芽组织血管、皮肤、肉芽组织ⅤⅤ175，，000－－185，，000细胞基底膜细胞基底膜ⅥⅥ 透明软骨外之大部分细胞周围组织透明软骨外之大部分细胞周围组织ⅦⅦ 子宫、胎盘与皮肤子宫、胎盘与皮肤ⅧⅧ 表皮细胞与基底膜表皮细胞与基底膜ⅨⅨ180，，000主动脉血管细胞、角膜内细胞主动脉血管细胞、角膜内细胞ⅩⅩ69，，000－－85，，000软骨、眼后房水软骨、眼后房水ⅪⅪ59，，000肥厚组织、软骨肥厚组织、软骨ⅫⅫ 皮肤、筋、软骨皮肤、筋、软骨XⅢⅢ 表面组织、小肠粘膜表面组织、小肠粘膜XⅣⅣ 软骨、皮肤、筋、胎盘软骨、皮肤、筋、胎盘XⅤⅤ 织维母细胞织维母细胞XⅥⅥ 立方羊膜表皮之下立方羊膜表皮之下XⅦⅦ 大水疱性类疱疮大水疱性类疱疮胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原蛋白主要结构胶原蛋白主要结构•Type I – 皮皮, 骨骨, 腱腱– 2a a1(I) chains 1a a2(I) chain•Type II – 软骨组织软骨组织 (3a a1(II) chains)•Type III – 婴幼儿的皮，骨，腱婴幼儿的皮，骨，腱 (3a a1(III) chains)•Types V & XI 细胞基底膜细胞基底膜 (a a1, a a2, a a3)胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 原胶原分子原胶原分子•三条肽链组成三条肽链组成 (Gly-Xxx-Yyy)n–Gly-Pro-HPr•每条肽链均是左旋的每条肽链均是左旋的 a a链链–不是不是 a a螺旋螺旋–呈现呈现 (Gly-Xxx-Yyy)n周期结构周期结构–每条肽链的长度大约为每条肽链的长度大约为0.94nm–大约共大约共1000个氨基酸组成个氨基酸组成•三条左旋的三条左旋的a a链相互缠绕构成了链相互缠绕构成了原胶原的右手复合螺旋，即胶原原胶原的右手复合螺旋，即胶原的螺旋构象的螺旋构象胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 Electron micrographs skin collagen胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 超分子结构超分子结构•微原纤维微原纤维–Smith model (1968)•五股初原纤维形成的右手大螺五股初原纤维形成的右手大螺旋微原纤维旋微原纤维–Other models•原纤维原纤维–MCF bundle•纤维束纤维束胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 Type I 胶原蛋白胶原蛋白•每条肽链由每条肽链由1014个氨基酸构成个氨基酸构成 •(-Gly-Pro-Y-)and (-Gly-X-Hyp-)•端肽分别为：端肽分别为： N=16 C=26•主要区段氨基酸呈周期排列主要区段氨基酸呈周期排列•原胶原长度为原胶原长度为 4.4 D ，分子之间空隙为，分子之间空隙为0.6 D 长长•原胶原分子大约原胶原分子大约 300 nm X 1.5 nm胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 Collagen Structure胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原蛋白的应用胶原蛋白的应用行业行业各各 种种 应应 用用生医材料人工皮肤 、人工食道 、人工气管 、烧伤保护膜医药品与医学用途整形外科 、缓释性药物 、膀胱失禁用药等化妆品护肤霜（膏） （保水性） 、润发剂 等食品工业保健食品 、饮料化工原料涂料 、塑料 、油墨 等研究用途细胞培养用 、 生物感测器 、生物反应器担体膜 、血小板凝集用试药其他胶原蛋白与树脂结合偿还香烟滤嘴与滤过剂之材料胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 目前工业应用实例目前工业应用实例机机 构构 名名 称称 对对 象象 物物 质质 内内 容容 概概 要要 医医 药药 品品 TERUMO 人工真皮 产品由胶原蛋白层，胶原蛋白层是由小牛真皮所抽取加工制成。
价格为10×10cm2大约560美元 Polor化妆品 海藻酸硫酸钠 海藻酸硫酸钠与胶原蛋白合成，可作为防止老化的化妆品与药品 新田gelatin 生体材料用胶原蛋白 1986年3月上市，年销售额10万美元左右 新田gelatin 骨成因子 以骨生成因子和胶原蛋白混合，制成品可在老鼠皮下形成骨 神户女子大学 新田gelatin 胶原蛋白 发酵多胜 由老鼠实验得知，此多胜对血压上升有抑制效果，可作为健康食品 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 目前工业应用实例目前工业应用实例机机 构构 名名 称称 对对 象象 物物 质质 内内 容容 概概 要要 化化 妆妆 品品 兼松、小松精练 新化工原料 Chitosan与胶原蛋白衍生物固著在Polyester之耐久固著新化材 出光石油化学 蛋白质涂料 牛皮来源之胶原蛋白纤维粉末化，与树脂混合的涂料商品 钟纺 Chitosan相配合纤维材料 Chitosan 与胶原蛋白相混合的原料，可作为内衣用材料 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 目前工业应用实例目前工业应用实例机机 构构 名名 称称 对对 象象 物物 质质 内内 容容 概概 要要 研研 究究 开开 发发 新田gelatin 组织培养用胶原蛋白 每年销售50万美元左右 新田gelatin 岩城硝子 千代田化工建设 胶原蛋白膜 反应系统 以胶原蛋白膜为主的外套膜包以胶原蛋白不织布作为固定化床之动物细胞培养系统，可高密度培养 东洋纺医药研 利用胶原蛋白之 Hollofiber培养 Hollofiber表面固定可溶于酸 I 型胶原蛋白 其其 它它 美国Auto Immune 公司 II 型胶原蛋白 治疗关节炎专用药之专利 美国Collagen公司 Gen Pharm International 公司 生产胶原蛋白之动物工厂 生产胶原蛋白之乳牛之研发 美国 Organogenesis 公司 胶原蛋白制造专利 新制法之开发，更适合生物体 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原膜胶原膜•生物体膜生物体膜•食品包装食品包装•包裹药品包裹药品胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 食品包装膜食品包装膜•单独胶原膜单独胶原膜•改性胶原膜改性胶原膜•共混胶原膜共混胶原膜胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 单独明胶膜单独明胶膜•成膜工艺流程：成膜工艺流程： 称取一定量的明胶，加水称取一定量的明胶，加水(或溶剂或溶剂)溶解后，溶解后，恒温（恒温（65℃）搅拌）搅拌15min，倒入涂抹少许甘，倒入涂抹少许甘油的表面皿中，送入烘箱干燥成膜油的表面皿中，送入烘箱干燥成膜 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原蛋白浓度对胶原膜断裂强度的影响胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 胶原浓度对胶原膜断裂伸长率的影响胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 增塑剂浓度对胶原膜断裂强度的影响胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 增塑剂浓度对胶原膜断裂伸长率的影响胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 单独明胶膜特点单独明胶膜特点•白色透明状白色透明状•强度小强度小•易吸潮易吸潮•易发霉易发霉胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 改性明胶膜改性明胶膜•成膜工艺流程：成膜工艺流程： 称取一定量的明胶，加入蒸馏水溶解后，恒温搅拌15min后，加入一定量的增塑剂（甘油）与交联剂，继续在同样的温度下搅拌一定的时间，倒入涂有少量甘油的表面皿中，送入恒温干燥成膜，剥离备用。
胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 Collagen Cross-linksFigure 5: Intra-molecular and inter-molecular cross-linksIntra-molecularInter-molecular胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 改性明胶膜特点改性明胶膜特点•黄色透明黄色透明•强度更差强度更差•更易吸潮更易吸潮胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 共混明胶膜共混明胶膜•成膜工艺流程：成膜工艺流程： 称取质量浓度为80g/L的明胶，加入蒸馏水溶解后，恒温（65℃）搅拌15min后，制成明胶溶液，放在恒温（65℃）水浴箱待用在称取一定量的纳米SiO2，加入蒸馏水，在同样的温度下高速搅拌30min，然后将待用的明胶溶液逐滴加入纳米SiO2溶液中（2h内滴加完，在滴加的过程中，用电动搅拌器恒速搅拌）滴加完以后在继续搅拌30min后，倒入涂有少量甘油的培养皿中（每个培养皿倒入20ml），送入恒温干燥成膜，剥离备用 胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 纳米材料用量对胶原膜断裂强度的影响胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 纳米材料用量对胶原膜断裂伸长率的影响胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 研究展望研究展望•共混膜的强度要远远高于单独成膜或者共混膜的强度要远远高于单独成膜或者改性膜改性膜•但纳米材料的表面能大，不易分散，容但纳米材料的表面能大，不易分散，容易聚集易聚集•如何在成膜时候保证纳米材料分散状态如何在成膜时候保证纳米材料分散状态最佳？最佳？胶原及胶原膜的研究及发展讲座课件 。