高效提取重组胶原蛋白：高压均质机与合成生物的创新结合

安拓思

2024/04/08 16:24

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胶原蛋白的种类

胶原蛋白是人体主要结构蛋白，是结缔组织的主要组分，可起支持、保护、连接等多种作用。目前已发现的胶原蛋白有近30种，其中I型胶原含量最多，约占胶原总量的80-90%，其余10-15%为III型胶原。

各种胶原蛋白亚型的功能及分子组成

胶原蛋白的制备工艺

胶原蛋白的提取方法主要分为两类：动物源提取法和基因重组法。前者通过酸法、碱法或者酶法从动物皮肤、跟腱部位提取胶原蛋白。酸法将前处理（去脂、切片、粉碎）后的样品酸解，获得酸溶性胶原蛋白，优点是蛋白三螺旋结构完整、成纤维性能好，成本较低但存在较高的免疫原性风险。酶法常使用胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶地切割胶原蛋白的末端肽，主体溶于中性或酸性溶液中，最终被提取，该方法获得的胶原纯度高、理化性质较好，常用于高附加值产品的开发。

基因重组法是将人胶原蛋白基因序列进行特定设计、酶切和拼接、连接载体后转入工程细胞，通过发酵表达生产胶原蛋白。主要包括表达体系的构建、发酵以及纯化3个过程。表达体系存在原核、真核、昆虫病毒、哺乳动物等多个表达体系，但目前可进入工业化生产或已商品化的重组胶原蛋白主要采用基于大肠杆菌、酵母等微生物发酵的技术。

相比动物源提取法，重组法可加工性（如水溶性和乳化特性）较好，能降低免疫原性。

胶原蛋白制备工艺

重组胶原蛋白的纯化

重组胶原蛋白目前运用最多的是大肠杆菌，毕赤酵母表达体系。对于最终产品来说，它们都需要对表达后的收获组分经分离纯化，提取纯净的胶原蛋白。

作为分离纯化的第一步，细胞破碎是至关重要的一环。细胞破碎的过程能够有效释放细胞内的目标物质，以确保后续纯化步骤的顺利进行和最终产品的质量。高压均质是最常用的机械裂解方法，具有良好的可放大性，且不需要添加额外的试剂。

ATS安拓思提供全系列的高压均质机产品，可支持从实验室到生产的不同规模应用，最高处理流量可达4,000 L/H。

高压均质机在制备注射用胶原蛋白方面的应用

注射用胶原蛋白的制备工艺流程主要包括以下几个关键步骤：

原料准备：首先，选择优质的胶原蛋白作为主要原料，这可以是从动物源（如鱼类、猪皮、牛皮等）提取的胶原蛋白，或者是通过生物技术手段生产的重组胶原蛋白。同时，准备好所需的辅料，如稳定剂、缓冲剂、保湿剂等，这些辅料的选择应符合药品生产的相关规定。
溶液制备：按照一定比例将胶原蛋白与缓冲剂溶解，同时加入适量的稳定剂和保湿剂。通过充分搅拌混合，确保溶液均匀。
pH调节：使用酸碱调节剂对溶液进行pH调节，使其达到适宜的酸碱度。这一步骤至关重要，因为它可以确保胶原蛋白的稳定性和活性。
过滤：将制得的溶液通过特定孔径的过滤器进行过滤，以去除杂质和微生物。这一步骤对于保证产品的纯净度和无菌性至关重要。
均质化处理：利用高压均质机对胶原蛋白溶液进行均质化处理。通过高压和剪切力，使胶原蛋白颗粒更加细腻均匀，提高产品的质量和稳定性。
无菌灌装：在无菌条件下，将处理好的胶原蛋白溶液灌装到适合的容器中，如注射器或瓶中。
质量控制与检测：对制备好的注射用胶原蛋白进行严格的质量控制与检测。这包括理化性质测试、微生物检测、生物学活性测试等，以确保产品符合规定的标准。