¿De qué está hecho el colágeno y para qué sirve?

Sin embargo, debido a enfermedades animales relacionadas y ciertas creencias religiosas, la gente ha restringido el uso de colágeno en los mamíferos terrestres y sus productos, y ahora está recurriendo gradualmente a los organismos marinos para su desarrollo.

El colágeno es un biopolímero y el principal componente del tejido conectivo animal. También es la proteína funcional más abundante y ampliamente distribuida en los mamíferos, representando el 25% de la proteína total ~30%, e incluso más del 25%. 80% en algunos organismos.

Aplicaciones del colágeno:

1. Materiales biomédicos

El colágeno es una proteína natural del cuerpo humano que tiene una alta afinidad por las moléculas proteicas de la piel. superficie y es antigénico débil, biocompatible y biodegradable, seguro, degradable y absorbible, con buena adherencia.

Las suturas quirúrgicas hechas de colágeno no sólo tienen la misma alta resistencia que la seda natural, sino que también son absorbentes. Cuando se usa, no solo tiene un excelente rendimiento de agregación plaquetaria y un buen efecto hemostático, sino que también tiene buena suavidad y elasticidad. El nudo de sutura no es fácil de aflojar y el tejido corporal no se daña fácilmente durante la cirugía. Tiene buena adherencia a la superficie de la herida. Generalmente, sólo se necesita un breve período de compresión para lograr una hemostasia satisfactoria.

Por lo tanto, el colágeno se puede convertir en agentes hemostáticos en polvo, planos y con forma de esponja. Al mismo tiempo, los materiales sintéticos o el colágeno se utilizan ampliamente en la investigación y aplicación de sustitutos del plasma, piel artificial, vasos sanguíneos artificiales, reparación ósea, huesos artificiales y portadores de enzimas inmovilizadas.

2. Ingeniería de tejidos

Dado que el colágeno está ampliamente distribuido en los tejidos humanos, es un componente importante de todos los tejidos y constituye la matriz extracelular (MEC). Su naturaleza es un tejido natural. materiales de andamio.

Desde la perspectiva de la aplicación clínica, las personas usan colágeno para crear diversos andamios de ingeniería de tejidos, como andamios de piel, tejido óseo, tráquea y vasos sanguíneos.

Pero hay dos tipos de colágeno en sí: estructuras hechas de colágeno puro y estructuras compuestas compuestas con otros ingredientes.

Los andamios de ingeniería de tejidos de colágeno puro tienen las ventajas de una buena biocompatibilidad, un procesamiento fácil, una gran plasticidad y pueden promover la adhesión y proliferación celular. Sin embargo, también tienen propiedades mecánicas deficientes del colágeno y son difíciles de moldear en agua. , y no puede soportar tejidos. Reconstrucción y otras deficiencias.

En segundo lugar, el nuevo tejido en el sitio de reparación producirá varias enzimas que hidrolizarán el colágeno y provocarán la desintegración del andamio, que puede mejorarse mediante reticulación o combinación.

Los biomateriales a base de colágeno se han utilizado con éxito en productos de ingeniería de tejidos como piel artificial, hueso artificial, trasplantes de cartílago y conductos nerviosos.

Algunas personas utilizan gel de colágeno incrustado con condrocitos para reparar defectos del cartílago e intentan unir células epiteliales, endoteliales y corneales a esponjas de colágeno para adaptarse al tejido corneal.

Otros han mezclado células madre de células mesenquimales autólogas con gel de colágeno para crear tendones que se utilizarán después de la reparación del tendón.

El gel de liberación sostenida de fármacos para piel artificial diseñado mediante ingeniería tisular compuesto de colágeno como matriz y componentes epiteliales se usa ampliamente en sistemas de administración de fármacos con colágeno como componente principal. La solución acuosa de colágeno puede adoptar varias formas. forma de sistema de administración de medicamentos.

Por ejemplo, protectores de colágeno en oftalmología, esponjas de colágeno utilizadas en quemaduras o traumatismos, partículas de administración de proteínas, colágeno en forma de gel, materiales acondicionadores para la administración transdérmica de fármacos y nanopartículas para la administración de genes.

Además, también se puede utilizar como matriz para ingeniería de tejidos, incluidos sistemas de cultivo celular, materiales de soporte para válvulas y vasos sanguíneos artificiales, etc.

3. Quemaduras

El injerto de piel autóloga ha sido el método estándar a nivel mundial para tratar quemaduras de segundo y tercer grado. Sin embargo, para los pacientes con quemaduras graves, la falta de piel adecuada para injertos se convierte en el problema más grave.

Algunas personas utilizan tecnología de bioingeniería para cultivar tejido de piel de bebé a partir de células de piel de bebé. Este tejido de colágeno puede curar quemaduras de diversos grados en un plazo de tres semanas a 18 meses sin necesidad de un trasplante autólogo, y la piel recién desarrollada rara vez muestra hipertrofia, hiperplasia y resistencia.

Otros han utilizado ácido poli-DL-láctico-glicólico (PLGA) sintético y colágeno natural para cultivar fibroblastos tridimensionales de piel humana.

Los resultados muestran que las células crecen más rápido en la red sintética, el interior y el exterior crecen casi simultáneamente, y las células en proliferación y la matriz extracelular secretada son más uniformes.

Después de implantar esta fibra en la espalda de ratones sin piel, el tejido dérmico creció después de 2 semanas y el tejido epitelial creció después de 4 semanas.

4. Belleza

El colágeno se extrae de la piel de los animales. Además de colágeno, la piel también contiene proteoglicanos como el ácido hialurónico y el sulfato de condroitina, que contienen una gran cantidad de grupos polares y son factores hidratantes que evitan que la tirosina de la piel se convierta en melanina. Por lo tanto, el colágeno tiene funciones naturales hidratantes, blanqueadoras, antiarrugas, eliminadoras de pecas y otras funciones, y puede usarse ampliamente en productos de belleza.

La composición química y la estructura del colágeno le dan la base de su belleza. El colágeno es estructuralmente similar al colágeno de la piel humana y es una proteína fibrosa y azucarada que es insoluble en agua. Sus moléculas son ricas en aminoácidos y grupos hidrófilos, y tienen cierta actividad superficial y buena compatibilidad. Al mismo tiempo, debido a que sus moléculas contienen una gran cantidad de grupos hidroxilo, tiene un muy buen efecto hidratante.

Cuando la humedad relativa es del 70%, todavía puede mantener el 45% de su propio peso en humedad. Los experimentos han demostrado que una solución pura de colágeno al 0,01% puede formar una buena capa de retención de agua y proporcionar toda la humedad que necesita la piel.

A medida que envejecemos, la capacidad sintética de los fibroblastos disminuye. Si la piel carece de colágeno, las fibras de colágeno se combinarán y solidificarán, reduciendo los mucopolisacáridos entre las células, y la piel perderá su suavidad, elasticidad y brillo, provocando el envejecimiento. Al mismo tiempo, las fibras dérmicas se romperán, la grasa se atrofia, las glándulas sudoríparas y sebáceas disminuirán, dando lugar a una serie de fenómenos de envejecimiento como manchas en la piel y arrugas.

Cuando se utiliza como sustancia activa en cosmética, esta última puede difundirse en las capas profundas de la piel, y la tirosina que contiene compite con la tirosina de la piel y se combina con el centro catalítico de tirosinasa.

Inhibiendo así la producción de melanina, mejorando la actividad del colágeno en la piel, manteniendo la integridad de la humedad y la estructura de la fibra en el estrato córneo, promoviendo el metabolismo del tejido de la piel y teniendo una buena hidratación, anti -Propiedades antiarrugas y embellecedoras de la piel.

Ya a principios de los años 70, Estados Unidos fue el primero en introducir el colágeno bovino inyectable para la eliminación de manchas, arrugas y cicatrices.

Pero en cosmética, normalmente se requiere que el peso molecular sea inferior a 2 KD para que el colágeno hidrolizado penetre en la piel. Los cosméticos para el cuidado del cabello no solo deben requerir que el colágeno hidrolizado tenga propiedades humectantes, sino que también tengan ciertas propiedades formadoras de película, por lo que el peso molecular del colágeno hidrolizado será mayor.

5. Alimentación

El colágeno también se puede utilizar en la alimentación. Ya en el siglo XII, Santa Hildegarda de Bingen describió el uso de sopa de cartílago de ternera como remedio para el dolor articular. Durante mucho tiempo se ha pensado que algunos productos que contienen colágeno son excelentes para las articulaciones.

Porque tiene unas propiedades aptas para el consumo alimentario: de calidad alimentaria suele tener aspecto blanco, sabor suave, sabor ligero y es de fácil digestión. Puede reducir los triglicéridos y el colesterol en la sangre, aumentar algunos oligoelementos necesarios en el cuerpo y mantenerlos dentro de un rango relativamente normal. Es un alimento ideal para reducir los lípidos en sangre.

Además, las investigaciones muestran que el colágeno ayuda a eliminar el aluminio del cuerpo, reduce la acumulación de aluminio en el cuerpo, reduce el daño del aluminio al cuerpo humano y promueve el crecimiento de las uñas y el cabello a un cierta medida. El colágeno tipo II es la proteína principal del cartílago articular y, por tanto, es un autoantígeno potencial.

La administración oral puede inducir la tolerancia inmune de las células T, inhibiendo así las enfermedades autoinmunes mediadas por células T.

El péptido de colágeno es un producto con alta digestibilidad y un peso molecular de aproximadamente 2.000 a 30.000, que se produce por degradación de proteasas del colágeno o gelatina, pero que no tiene las propiedades de gel de la gelatina. La mayor parte del colágeno que se vende en el mercado son péptidos de colágeno.

Algunas propiedades del colágeno lo convierten en una sustancia funcional y componente nutricional de muchos alimentos. Tiene ventajas que otros materiales alternativos no pueden igualar:

La estructura helicoidal y la estructura cristalina de las macromoléculas de colágeno. la existencia de la zona le da una cierta estabilidad térmica; la estructura de fibra densa natural del colágeno hace que el material de colágeno muestre una gran tenacidad y resistencia, lo que lo hace adecuado para la preparación de materiales de película delgada.

Debido a que la cadena molecular del colágeno contiene una gran cantidad de grupos hidrófilos y tiene una gran capacidad para unirse al agua, el colágeno se puede utilizar como relleno y gel en los alimentos. El colágeno se hincha en medios ácidos y alcalinos y esta propiedad también se utiliza en técnicas de procesamiento para preparar materiales a base de colágeno.

El colágeno en polvo se puede añadir directamente a los productos cárnicos para afectar la ternura de la carne y la textura de los músculos después de la cocción.

Las investigaciones muestran que el colágeno es importante en la formación de carne tanto cruda como cocida. Cuanto mayor sea el contenido de colágeno, más dura será la carne.

Por ejemplo, se cree que la ternura del pescado está relacionada con la degradación del colágeno tipo V. La destrucción de los enlaces peptídicos que conducen a la rotura de las fibras de colágeno alrededor de las células se considera la principal causa del músculo. ternura.

Al destruir los enlaces de hidrógeno en las moléculas de colágeno, destruir la estructura súper helicoidal apretada original y formar gelatina con moléculas más pequeñas y una estructura más suelta, no solo puede mejorar la ternura de la carne, sino también mejorar su valor de uso, haciéndolo de buena calidad, mayor contenido proteico, buen sabor y buena nutrición.

Japón también ha desarrollado nuevos condimentos y sake utilizando colágeno animal hidrolizado por colagenasa, que no sólo tiene un sabor especial, sino que también puede complementar algunos aminoácidos.

Dado que los embutidos representan una proporción cada vez mayor de los productos cárnicos, existe una grave escasez de productos de tripa natural.

Los investigadores están trabajando en el desarrollo de alternativas. Las tripas de colágeno utilizan colágeno como componente principal, que es una sustancia rica en nutrientes y rica en proteínas. Durante el tratamiento térmico, a medida que el agua y el aceite se evaporan y disuelven, el colágeno se contrae casi al mismo ritmo que los productos cárnicos, una propiedad que no se encuentra en otros materiales de embalaje comestibles.

Además, el propio colágeno tiene enzimas inmovilizadas y efectos antioxidantes, que pueden mejorar el sabor y la calidad de los alimentos. El estrés del producto es directamente proporcional al contenido de colágeno, mientras que la tensión es inversamente proporcional.

Datos ampliados:

Clasificación de los pares de colágeno:

El colágeno es una familia de proteínas, y se han descubierto al menos 30 genes que codifican cadenas de colágeno. Forman más de 16 tipos de moléculas de colágeno.

Según su estructura se puede dividir en colágeno fibrilar, colágeno de membrana basal, colágeno microfibrilar, colágeno de anclaje, colágeno reticular hexagonal, colágeno no fibrilar, colágeno transmembrana, etc.

Según su distribución y características funcionales en el organismo, el colágeno se puede dividir en colágeno intersticial, colágeno de membrana basal y colágeno pericelular.

Las moléculas de colágeno intersticial representan la gran mayoría del colágeno del cuerpo, incluido el colágeno tipo I, ⅱ y ⅲ. El colágeno tipo I se distribuye principalmente en la piel, los tendones y otros tejidos. También es la proteína más abundante en los desechos del procesamiento de productos acuáticos (piel, huesos, escamas), y representa aproximadamente el 80-90% del contenido total de colágeno que se utiliza. en medicina El más extenso.

Una de las características más destacables del colágeno tipo I entre el colágeno de pescado es su baja estabilidad térmica y especificidad de especie de pescado.

El colágeno tipo II es producido por los condrocitos; el colágeno de la membrana basal suele referirse al colágeno tipo IV, que se distribuye principalmente en la membrana basal.

El colágeno de las células periféricas suele referirse al colágeno tipo V, que es abundante en el tejido conectivo.

El colágeno se puede dividir en dos grupos en función de sus funciones. El primer tipo es el colágeno de fibroblastos, incluido el colágeno tipo I, ⅱ, ⅲ, ⅷ, ⅷ, ⅷ y ⅷ. Lo que queda es el segundo grupo, el colágeno no fibrótico.

La cadena α del colágeno no fibrótico contiene tanto un dominio de triple hélice (dominio de colágeno, COL) como un dominio no de triple hélice (dominio de no colágeno, NC), entre los que se encuentra la proteína del colágeno fibrótico. Representa aproximadamente el 90% del colágeno total.

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