膠原蛋白膜之特性解析
隨著生物技術的進步,天然的生物聚合物逐漸成為臨床上的重要材料;其中,膠原蛋白 具有生物相容性、生物可降解性、無毒性及低過敏反應性應而更增加它的實質應用。一般 膠原蛋白的來源自豬或牛的皮膚或骨骼中純化。而台灣目前,每年屠宰超過一千萬頭豬隻。然而,其豬皮大都被當作垃圾丟棄或當作皮革材料。我們若能從這些的豬皮中純化出膠 原蛋白,就能使這些打算丟棄的豬皮大幅增加它的經濟價值及應用性。 在本論文中,我 們找尋一個既簡單且有效率的純化 type Ⅰ 膠原蛋白的方法。首先,將去毛及 肪的豬皮 給予均質化,置於在 pH=2 的鹽酸溶液中,加入適量的 pepsin 來去除免疫反應,整個裝置在 20oC 作用 20 小時。隨後調整 pH 值到鹼性來終止 pepsin 的活性,放置 24 小時。同時使膠原蛋 白利用等電點的原理沈析下來。我們將會鑑定,不同批次間所純化出的膠原蛋白間的差異 性及是否具有再現性。 純化出的膠原蛋白將和不同比例的酒精、水及丙二醇混合,來製 造膠原蛋白膜。利用實驗設計法的原理來探討,各溶劑對膠原蛋白膜的特性探討。同時利 用不同碳鏈長度的 paraben 及不同分子量的巨分子蛋白質來進行穿透實驗,來了解膠原蛋 白膜的基本物理特性。我們採用動態機械性質分析儀來了解膠原蛋白膜所能承受的拉張力
。隨後我們在膠原蛋白膜的處方中加入 hydroxyapatita 進行前述的實驗。 首先由 S.D.S . 電泳及 Size exclusion HPLC 的結果中,告知我們膠原蛋白的純化方法具有相當的穩定性 及再現性。同時純化的步驟並不繁雜且產率相當高。 從 X-ray 晶格繞射及電子顯微鏡的 拍攝,我們可以確知 hydroxyapatite 確能在膠原蛋白膠體中合成,且其結構不會因在膠原 蛋白膠體中而有所改變。然而膠原蛋白膜的張力會因有 hydroxyapatite 的存在而大幅降低
。應該是 hydroxyapatite 的存在而破壞膠原蛋白膜的連續性,而使其受到外力時較易斷裂
。由實驗設計之分析結果顯示,不論 hydroxyapatite 的有無,在膠原蛋白膜的處方中,製 備膠原蛋白膜時添加的水份對於所形成之膠原蛋白膜的張力貢獻最大,有增強的效果。
Parabens 在膠原蛋白膜中的穿透試驗結果顯示,隨著 parabens 的碳鏈的增加其穿透力隨 之下降,非極性的碳數增加,造成模型藥的整體極性降低,此因為進而降低溶解度。因此 模型藥的穿透力隨著碳鏈的增加而降低。當膠原蛋白膜處方中加入 hydroxyapatite 時,會 使 parabens 的穿透力比在不含 hydroxyapatite 更低,或許是 hydroxyapatite 會影響模型藥 的穿透路徑之曲折度而使穿透力降低。由實驗設計之分析結果顯示,處方中的三個溶劑 ( 水、 propylene glycol 、酒精 ) 對於 parabens 的穿透貢獻均差不多,均有些微的促進效果
。 蛋白質藥物在膠原蛋白膜中的穿透力,會隨著蛋白質藥物的分子量增加而降低,是由 於分子大小的緣故,同時由實驗結果顯示隨著製備膠原蛋白膜時添加的丙二醇的增加而降 低。相同地膠原蛋白膜中含有 hydroxyapatite 時,會使模型藥的穿透力降低,或許是 hydr oxyapatite 影響 蛋白質藥物的穿透路徑之曲折度而使得穿透量降低所致。
Characterization of collagen film