- Zastosowanie materiałów medycznych
- Zastosowanie inżynierii tkankowej
- Zastosowanie oparzenia
- Aplikacja urodowa
Kolagen to rodzaj białego, nieprzezroczystego, bezrozgałęzionego białka włóknistego, które występuje głównie w skórze, kościach, chrząstkach, zębach, ścięgnach, więzadłach i naczyniach krwionośnych zwierząt.Jest niezwykle ważnym białkiem strukturalnym tkanki łącznej, pełniącym rolę wspierającą narządy i chroniącą organizm.W ostatnich latach, wraz z rozwojem technologii ekstrakcji kolagenu oraz dogłębnymi badaniami nad jego strukturą i właściwościami, stopniowo coraz powszechniej rozpoznawana jest funkcja biologiczna hydrolizatów i polipeptydów kolagenu.Badania i zastosowanie kolagenu stały się gorącym punktem badań w medycynie, żywności, kosmetykach i innych gałęziach przemysłu.
Kolagen jest naturalnym białkiem organizmu.Ma duże powinowactwo do cząsteczek białek na powierzchni skóry, słabą antygenowość, dobrą biokompatybilność i bezpieczeństwo biodegradacji.Może ulegać degradacji i wchłanianiu oraz ma dobrą przyczepność.Szew chirurgiczny wykonany z kolagenu ma nie tylko tę samą wysoką wytrzymałość co naturalny jedwab, ale także charakteryzuje się wchłanialnością.Stosowany ma doskonałą wydajność agregacji płytek krwi, dobry efekt hemostatyczny, dobrą gładkość i elastyczność.Połączenie szwu nie jest luźne, tkanka ciała nie ulega uszkodzeniu podczas operacji i dobrze przylega do rany.W normalnych warunkach jedynie krótki czas ucisku pozwala uzyskać zadowalający efekt hemostatyczny.Zatem kolagen można przekształcić w proszek, płaski i gąbczasty środek hemostatyczny.Jednocześnie zastosowanie materiałów syntetycznych lub kolagenu w substytutach osocza, sztucznej skórze, sztucznych naczyniach krwionośnych, naprawie kości i sztucznych kościach oraz unieruchomionych nośnikach enzymów to bardzo szeroko zakrojone badania i zastosowania.
Kolagen ma wiele reaktywnych grup w swoim molekularnym łańcuchu peptydowym, takich jak grupy hydroksylowe, karboksylowe i aminowe, które są łatwe do wchłonięcia i wiążą różne enzymy i komórki w celu uzyskania unieruchomienia.Ma cechy dobrego powinowactwa z enzymami i komórkami oraz silną zdolność adaptacji.Ponadto kolagen jest łatwy w obróbce i formowaniu, dlatego z oczyszczonego kolagenu można uzyskać wiele różnych form materiałów, takich jak membrana, taśma, arkusz, gąbka, kulki itp., ale najczęściej zgłaszane jest zastosowanie postaci membranowej.Oprócz biodegradowalności, wchłanialności tkanek, biokompatybilności i słabej antygenowości, błona kolagenowa jest stosowana głównie w biomedycynie.Ma również następujące cechy: silną hydrofilowość, wysoką wytrzymałość na rozciąganie, morfologię i strukturę przypominającą skórę oraz dobrą przepuszczalność wody i powietrza.Bioplastyczność zdeterminowana dużą wytrzymałością na rozciąganie i niską ciągliwością;Dzięki wielu grupom funkcyjnym można go odpowiednio usieciować, aby kontrolować szybkość jego biodegradacji.Regulowana rozpuszczalność (pęcznienie);Wykazuje działanie synergistyczne w połączeniu z innymi składnikami bioaktywnymi.Może wchodzić w interakcje z narkotykami;Usieciowana lub enzymatyczna obróbka determinujących peptydów może zmniejszyć antygenowość, może izolować mikroorganizmy, mieć aktywność fizjologiczną, taką jak krzepnięcie krwi i inne zalety.
Kliniczne postacie zastosowań to roztwór wodny, żel, granulat, gąbka i folia.Podobnie kształty te można wykorzystać do powolnego uwalniania leków.Zastosowania leków kolagenowych o powolnym uwalnianiu, które zostały dopuszczone do obrotu i są w fazie opracowywania, koncentrują się głównie na leczeniu przeciwinfekcyjnym i jaskry w okulistyce, leczeniu miejscowym w przypadku urazów i kontroli infekcji podczas gojenia ran, dysplazji szyjki macicy w ginekologii i znieczuleniu miejscowym w chirurgii itp.
Kolagen, szeroko rozpowszechniony we wszystkich tkankach ludzkiego ciała, jest ważnym składnikiem wszystkich tkanek i stanowi macierz pozakomórkową (ECM), która jest naturalnym materiałem rusztowania tkankowego.Z punktu widzenia zastosowań klinicznych kolagen był stosowany do wytwarzania różnych rusztowań inżynierii tkankowej, takich jak rusztowania skóry, tkanki kostnej, tchawicy i naczyń krwionośnych.Jednak sam kolagen można podzielić na dwie kategorie, a mianowicie rusztowania wykonane z czystego kolagenu i rusztowania kompozytowe wykonane z innych składników.Rusztowania z inżynierii tkankowej z czystego kolagenu mają zalety dobrej biokompatybilności, łatwego przetwarzania, plastyczności i mogą sprzyjać adhezji i proliferacji komórek, ale występują również niedociągnięcia, takie jak słabe właściwości mechaniczne kolagenu, trudne do kształtowania w wodzie i niezdolne do wspomagania rekonstrukcji tkanek .Po drugie, nowa tkanka w miejscu naprawy będzie wytwarzać różnorodne enzymy, które będą hydrolizować kolagen i prowadzić do rozpadu rusztowań, co można poprawić poprzez sieciowanie lub związek.Biomateriały na bazie kolagenu z powodzeniem zastosowano w produktach inżynierii tkankowej, takich jak sztuczna skóra, sztuczna kość, przeszczepy chrząstki i cewniki nerwowe.Defekty chrząstki naprawiono za pomocą żeli kolagenowych osadzonych w chondrocytach i podejmowano próby przyczepienia komórek nabłonka, śródbłonka i rogówki do gąbek kolagenowych w celu dopasowania do tkanki rogówki.Inni łączą komórki macierzyste z autogennych komórek mezenchymalnych z żelem kolagenowym, aby wytworzyć ścięgna do naprawy po ścięgnach.
Wytworzony metodą inżynierii tkankowej klej o przedłużonym uwalnianiu do sztucznej skóry, składający się ze skóry właściwej i nabłonka z kolagenem jako matrycą, jest szeroko stosowany w systemach dostarczania leków z kolagenem jako głównym składnikiem, który może kształtować wodny roztwór kolagenu w różne formy systemów dostarczania leków.Przykłady obejmują kolagenowe ochraniacze dla okulistyki, gąbki kolagenowe na oparzenia lub urazy, cząstki do dostarczania białka, żelowe formy kolagenu, materiały regulacyjne do dostarczania leków przez skórę i nanocząsteczki do przenoszenia genów.Ponadto może być również stosowany jako substrat w inżynierii tkankowej, w tym w systemach hodowli komórkowych, materiał na rusztowania dla sztucznych naczyń krwionośnych i zastawek itp.
Autologiczne przeszczepy skóry stanowią światowy standard w leczeniu oparzeń drugiego i trzeciego stopnia.Jednak dla pacjentów z ciężkimi oparzeniami najpoważniejszym problemem stał się brak odpowiednich przeszczepów skóry.Niektórzy ludzie stosowali techniki bioinżynieryjne w celu wyhodowania tkanki skóry dziecka z komórek skóry dziecka.Oparzenia goją się w różnym stopniu w ciągu 3 tygodni do 18 miesięcy, a nowo wyhodowana skóra wykazuje niewielki przerost i opór.Inni wykorzystali syntetyczny kwas poli-DL-mleczano-glikolowy (PLGA) i naturalny kolagen do wyhodowania trójwymiarowych fibroblastów ludzkiej skóry, wykazując, że: Komórki rosły szybciej na syntetycznej siatce i rosły niemal jednocześnie wewnątrz i na zewnątrz, a komórki proliferujące i wydzielane macierz pozakomórkowa była bardziej jednolita.Kiedy włókna wprowadzono do grzbietu szczura skórnego, tkanka skórna wzrosła po 2 tygodniach, a tkanka nabłonkowa wzrosła po 4 tygodniach.
Kolagen ekstrahuje się ze skóry zwierzęcej, skóra oprócz kolagenu zawiera także kwas hialuronowy, siarczan chondroityny i inne proteoglikany, zawierają dużą liczbę grup polarnych, są czynnikiem nawilżającym i mają działanie zapobiegające przekształceniu tyrozyny w skórze w melanina, więc kolagen ma naturalne funkcje nawilżające, wybielające, przeciwzmarszczkowe, piegowe i inne, może być szeroko stosowana w produktach kosmetycznych.Skład chemiczny i struktura kolagenu sprawiają, że jest on podstawą piękna.Kolagen ma strukturę podobną do kolagenu ludzkiej skóry.Jest to nierozpuszczalne w wodzie włókniste białko zawierające cukier.Jego cząsteczki są bogate w dużą liczbę aminokwasów i grup hydrofilowych, mają pewną aktywność powierzchniową i dobrą kompatybilność.Przy wilgotności względnej 70% może utrzymać 45% swojej masy.Badania wykazały, że czysty roztwór 0,01% kolagenu może stworzyć dobrą warstwę zatrzymującą wodę, zapewniając skórze całą potrzebną wilgoć.
Wraz z wiekiem spada zdolność syntetyczna fibroblastów.Jeśli w skórze brakuje kolagenu, włókna kolagenowe ulegną wspólnemu zestaleniu, co spowoduje redukcję międzykomórkowych mukoglikanów.Skóra traci miękkość, elastyczność i blask, co powoduje starzenie się.Stosowany jako substancja czynna w kosmetykach może przedostać się do głębszych warstw skóry.Zawarta w nim tyrozyna konkuruje z tyrozyną w skórze i wiąże się z centrum katalitycznym tyrozynazy, hamując w ten sposób produkcję melaniny, zwiększając aktywność kolagenu w skórze, utrzymując wilgotność warstwy rogowej naskórka i integralność struktury włókien i promowanie metabolizmu tkanki skórnej.Ma dobre działanie nawilżające i nawilżające skórę.We wczesnych latach siedemdziesiątych w Stanach Zjednoczonych po raz pierwszy wprowadzono kolagen bydlęcy do wstrzykiwań w celu usuwania plam i zmarszczek oraz naprawy blizn.
Czas publikacji: 04 stycznia 2023 r