己二酸衍生物交联对胶原抗胰蛋白酶解的影响

为了提高胶原耐酶解能力,以N-羟基琥珀酰亚胺-己二酸酯(NHS-AA)为交联剂(浓度CNHS-AA为0.25～4.0mmol/L)交联胶原,采用质量法、三硝基苯磺酸法、差示扫描量热法和十二烷基硫酸钠-丙烯酰胺凝胶电泳等对胶原耐胰蛋白酶解的性能进行了研究。结果显示,当CNHS-AA为1.5 mmol/L时,胶原酶解重量保持率达到最大,自由氨基浓度达到最低,胶原的变性温度达到最高;酶解产物电泳谱带的颜色随CNHS-AA增加而逐渐变浅。研究表明,NHS-AA与胶原的自由氨基反应形成的交联网状结构有效地阻碍了胰蛋白酶渗透进入胶原材料,从而提高了胶原抗酶解能力,当CNHS-AA=1.5 mmol/L时,胶原抗酶解能力达到最强。由此可见,可以通过改变交联度来控制胶原胰蛋白酶降解的速率。     

锆配合物对胶原海绵交联作用的研究

采用柠檬酸钠将锆配合物蒙囿改性后用于胶原海绵的交联,以变性温度为评价指标筛选出最佳的交联反应条件。研究交联前后胶原海绵的理化性能,结果表明:锆配合物交联后的胶原海绵热稳定性大幅提高,变性温度由交联前的52.6℃提升至89.1℃;交联后的胶原海绵微观结构更加均匀、致密;耐酶解能力明显增强;吸水率降低43%左右。     

戊二醛对胶原溶液热稳定性的影响

以戊二醛作为交联剂对1.0%胶原溶液进行改性,在静态和动态的条件下测定了交联后胶原受温度的影响.结果表明:戊二醛能显著提高胶原的变性温度,静态变性温度由35.5℃提高到39.5℃,动态变性温度由31.1℃提高到35.7℃,分别提高了4℃和4.6℃.胶原溶液的弹性模量G'、粘性模量G口和复数黏度η*随戊二醛质量分数的增加而增大,在25℃时,G'、G□和η*分别从8.771 Pa,8.616 Pa和1.957 Pa·s增加到25.59 Pa,14.41 Pa和4.674 Pa·s,而滞后能耗tanδ从0.9827减小到0.5635.     

双醛纤维素对Ⅰ型胶原稳定性的研究

取自鼠尾肌腱纤维的Ⅰ型胶原用双醛纤维素交联后使基质稳定化。双醛纤维素(DAC)是用高碘酸盐氧化水解纤维素制得的。DAC在高压蒸汽下水解并得到低分子齐聚物片段。DAC与胶原纤维之间形成的交联网络,对胶原的耐热和耐酶解稳定性很有意义。在pH值8下进行高压蒸汽处理后的DAC与胶原纤维交联,可以使后者的湿热稳定温度提高20℃。这种胶原基质的交联可以提高收缩过程中胶原的变性温度(TD)以及它相变时的活化能(Ea)和焓变(ΔH),意味着分子间产生了共价交联作用。提高pH值和DAC的浓度使其热稳定性和交联效应增强。经DAC处理过的胶原抗水解性可到达93%。     

谷氨酰胺转氨酶在CO2超临界流体介质与水相介质中对胶原交联作用对比

探讨了CO2超临界流体(SFC-CO2)介质中谷氨酰胺转氨酶(TGase)对胶原的交联作用,且采用差示扫描量热法(DSC)表征胶原交联效果,并与常规水相介质条件下的酶催化胶原交联反应作出对比分析。结果表明:在SCF-CO2介质中TGase催化胶原的交联反应是能发生的,酶处理后胶原的热稳定性得到了显著的提高,且与水相介质条件下酶处理的胶原相比,其热变性温度提高了10～20℃。本试验得出TGase在SCF-CO2介质中催化胶原交联反应较适宜的条件为:时间2 h、温度40℃、酶用量40～60 U/g、pH值6.0～7.0、压力8.0 MPa。     

非胶原酶对热处理后胶原的水解特性分析

研究了皮胶原纤维以及胶原溶液经热处理后,再用胰酶、胰凝乳蛋白酶和木瓜蛋白酶等非胶原酶进行酶解的特性,用凝胶电泳测定水解物的分子质量及分子质量分布。结果表明:热处理温度超过胶原纤维或胶原溶液的热变性温度后,非胶原酶能够在温和的水解温度下对其进行水解。胰酶、胰凝乳蛋白酶在中性pH值下,对热变性胶原在常温下几分钟之内即可表现出良好的水解作用,而在pH值5.5以下对变性胶原的水解作用微弱;但木瓜蛋白酶在pH值5.5左右却具有良好的水解变性胶原的作用,但其水解时间需要控制在90min以上。不同的非胶原酶对胶原的酶切位置不同,会导致其水解物分子质量分布不同。研究结果表明热-酶处理有可能实现胶原纤维分子质量及分子质量分布的定向调控。     

联-锁：对胶原化学稳定性的一种解释

胶原的化学改性，正如我们所知的皮革鞣制过程的一种应用，可以把皮在天然状态下的变性温度60℃提高到130℃。然而，我们所知道的仅有几个化学反应可以达到这一效果且长期以来都认为这些反应是无关的。本文首次阐述了不论是什么化学反应．胶原化学稳定性提高的机理是基本一致的。任何一种试剂的提高胶原稳定性的反应都能与胶原交联形成一个周围有水的基体：其结果是能适当的提高湿热稳定性，可达85℃这种作用仅仅是阻碍其收缩或变性，所以没有任何单独一种成分的反应能超越这一作用。但是，当在这一过程中利用另外一种成分的反应时，可能可以将交联的结构锁在一起从而在胶原的三股螺旋周围产生大分子结构。这种与胶原的协同作用可以有效防止三股螺旋解散，因此可以极大提高胶原的湿热稳定性从而达到一个较高的变性温度。这一新提出的联-锁机理说明了利用新方法提高胶原稳定性的可能性，有利于新型胶原生物材料的发展。     

对苯二甲酰氯交联酯化淀粉的制备及性质研究

以对苯二甲酰氯为交联剂,玉米淀粉为原料,研究了交联酯化玉米淀粉的醇相制备方法及产品性质。通过单因素实验优化对苯二甲酰氯交联酯化淀粉的制备工艺,以及利用现代分析仪器傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及布拉班德粘度仪对制备的成品进行了微观表征,检测对苯二甲酰氯交联酯化淀粉的透光率和抗盐性等理化性质,为对苯二甲酰氯交联酯化淀粉的研究提供理论基础。实验发现:红外光谱(IR)显示1570 cm-1附近出现了苯环的特征吸收峰,证明交联淀粉上成功引入了苯环。XRD图谱显示交联淀粉与与原淀粉同属A型结构,但交联淀粉的结晶度降低的幅度很小,说明交联反应对淀粉颗粒整体结构有所影响,但没有对结晶区和亚结晶区造成严重的破坏。最佳制备工艺条件为对苯二甲酰氯用量为淀粉干基质量的5%,氢氧化钠用量为淀粉干基质量的4%,反应温度为45℃,反应时间为7 h。     

基于超细粉碎技术的鱼鱼皮胶原热稳定性研究

利用醋酸及胃蛋白酶从经过超细粉碎的鮰鱼鱼皮中提取了胶原,并对其热稳定性进行了研究。通过差示量热扫描分析测定其变性温度和收缩温度,并将鱼皮胶原在变性温度和收缩温度下处理1h,在4℃下复性24h,后通过圆二色谱分析、傅立叶红外扫描分析和SDS-PAGE凝胶电泳分析其复性情况。结果表明:胶原蛋白的变性温度为36℃,收缩温度为65℃;SDS-PAGE凝胶电泳图谱表明所提取的胶原具备Ⅰ型胶原的特征;热处理后的胶原蛋白发生了一定程度的变性,且结构不能完全恢复;65℃处理比36℃处理的胶原蛋白复性效果好。本研究可为斑点鮰鱼鱼皮胶原的应用提供理论依据。     

胶原的化学交联改性技术研究进展

胶原优良的生化特性使其在生物医药领域中有着广泛的应用。为了使胶原达到医学中应用所要求的一些参数,如变性温度、机械强度和抗蛋白酶降解的能力等,使用前要对胶原进行交联改性处理。本文综述了胶原的化学交联改性技术,并对其化学交联剂的交联效果进行评价比较。     

关于湿热稳定性机理的研究：一种新的鞣制理论

有关收缩温度的热力学研究已经证明了反应活化能与传统测量收缩温度的之间的关系，而收缩温度则代表了胶原或皮革的热变性过程，该过程与涉及到氢键断裂的鞣制过程是相互独立的，而不是单宁-胶原之间键的断裂。通过已有的研究我们可以推断：收缩温度与宏观部分交联的分子大小，即在鞣制过程中形成的“络合单元”的尺寸有关。结果，这些配位单元与鞣制和胶原之间的相互反应的性质有关。胶原的高湿热稳定性来自于本身结构的交联，即交联部分具有一种刚性结构，而且在交联部分与胶原之间存在一种稳定的反应，该规则构成了一种新的鞣制理论。     

鲨鱼皮胶原与罗非鱼皮胶原的理化性质及酶解特性研究

为了系统比较深海鱼和淡水鱼胶原的差异,利用酸法提取鲨鱼皮胶原和罗非鱼皮胶原,并对它们的理化性质和酶解特性进行了考察。氨基酸组成分析表明,鲨鱼皮胶原中异亮氨酸含量大约是罗非鱼皮胶原的2倍,但脯氨酸含量较少。鲨鱼皮胶原α肽链和β肽链的分子量,以及胶原热变性温度都低于罗非鱼皮胶原,但在紫外光谱和红外光谱中没有发现明显的差异。另一方面,电泳图谱和液相图谱都表明,鲨鱼皮胶原和罗非鱼皮胶原容易被胶原酶和胰蛋白酶酶解,不易被木瓜蛋白酶酶解。在胶原酶与底物质量比为0.05%,pH8.0和50℃的酶解条件下,经过240min酶解,鲨鱼皮胶原肽中小于1000u的肽含量达到23%,而罗非鱼胶原肽中却只有17%。     

皮胶原与丙烯酰胺衍生物的交联

丙烯酰胺的几种衍生物,可以迅速地、至少是部份地与皮胶原发生不可逆的反应。对皮革样品的收缩温度(Ts)的测定表明,这几种丙烯酰胺的衍生物,在适宜的条件下,可以与皮胶原发生交联反应,形成稳定的交联体系,具有良好的抗化学腐蚀和抗酶作用,耐水洗。交联反应在碱性条件下进行,加入 Na_2SO_4控制皮纤维的肿胀、收缩温度可达80℃以上。小试结果表明,可用于制造白色革或浅色革,并与相应的用甲醛与乙二醛处理的皮试样进行了对比。     

胶原多肽基表面活性剂合成工艺的优化

采用碱性蛋白酶水解废弃皮屑提取胶原多肽,然后使其与油酰氯反应合成胶原多肽基表面活性剂。以胶原多肽的氨基转化率和油酰氯的效率值作为评价指标,考察反应温度和时间、油酰氯用量、丙酮用量、氢氧化钠用量和胶原多肽浓度的影响,进而确定合成胶原多肽基表面活性剂的优化工艺。试验结果表明:合成目标产物的优化条件为100mL质量浓度为10%的胶原多肽、30mmol/L油酰氯、10mL丙酮和60mmol/L氢氧化钠,先在30℃反应2h,再升温至60℃反应2h。在此条件下胶原多肽的氨基转化率为74.4%,油酰氯的效率值为1.21,合成产物的临界胶束浓度为0.66g/L,在此浓度下表面张力为35.85mN/m。     

丙烯酸-丁烯醛共聚物与浸酸皮相互作用研究

研究了丙烯酸-丁烯醛共聚物与浸酸皮之间的相互作用。试验结果表明:丙烯酸-丁烯醛共聚物可明显提高浸酸皮胶原的收缩温度和热变性温度,并使皮胶原纤维软段的玻璃化转变温度升高,而丙烯酸-丁烯醛共聚物与浸酸皮胶原之间的共价键交联主要发生在皮胶原原纤维的极性区,是由丙烯酸-丁烯醛共聚物中,醛基与皮胶原纤维软段中极性氨基酸残基上的氨基反应而获得的。     

氧化羧甲基纤维素钠改性胶原膜的制备及表征

采用不同用量的交联剂—氧化羧甲基纤维素钠(OCMC)对胶原[m(OCMC)∶m(胶原)=0～10∶1]溶液进行改性,制备均一的改性胶原膜,并对其物理化学性质进行表征。红外光谱显示,改性胶原与纯胶原的结构基本一致,具有完整的三股螺旋结构,但胶原分子间氢键作用被削弱。通过对胶原膜的热稳定性、溶胀率和接触角分析发现,其理化性质的变化与交联剂的用量密切相关。当m(OCMC)∶m(胶原)≤5∶1时,随着OCMC用量的增大,胶原氨基与OCMC醛基之间交联作用显著上升,使得胶原膜的热变性温度和接触角分别由86.6℃和87.0°大幅上升至98.4℃和105.0°,溶胀率由880%下降到448%,胶原氨基被大量消耗。因此,当m(OCMC)∶m(胶原) 5∶1时,即使交联剂用量成倍增加,胶原膜的热变性温度和接触角仅分别上升2.5℃和3.1°,溶胀率仅下降62%。     

猪皮和鲨鱼混合Ⅰ型胶原性质的研究

混合鲨鱼和猪皮的Ⅰ型胶原纤维，其集结、成长的纤维重组过程，较单一的鲨鱼或猪皮Ⅰ型胶原纤维样品重组过程快。重组的混合胶原纤维，对比鲨鱼胶原单独组成的胶原纤维而言，有更强的抗熔解和转化为明胶的能力。混合胶原凝胶的变性温度，比鲨鱼胶原凝胶的变性温度高大约10℃，比猪皮胶原凝胶变忤温度低大约5℃。通过扫描电子显微镜观察．发现混合胶原纤维的直径太小处于鲨鱼和猪皮皎原纤维之间。混合胶原凝胶的比猪皮胶原凝胶的撕裂强度大，比鲨鱼胶原凝胶的撕裂强度小。混合Ⅰ型胶原凝胶的其他物理化学性质处于Ⅰ型鲨鱼胶原凝胶和Ⅰ型猪皮胶原凝胶之间。     

一种丙二酸衍生物的制备及其对胶原膜的改性应用

将丙二酸与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)在二环己基碳二亚胺(DCC)催化下反应得到丙二酸NHS酯。以丙二酸NHS酯为交联剂对胶原膜进行交联改性,考察不同交联剂浓度对胶原膜物理化学性能的影响,通过测试其变性温度、吸水率、酶解率和机械强度等,来表征交联前后膜性能的改变。结果表明:经过丙二酸NHS酯交联改性后的胶原膜热稳定性、形态稳定性增强,抵抗酶解的能力增加,机械强度有所提高。说明丙二酸NHS酯作为一种交联剂,可有效改善胶原膜的物理化学性能。     

天然染色可食胶原膜的制备及表征

为改善胶原膜的使用性能,采用胭脂虫红和高粱红色素复配着色剂对其染色,考察染料质量分数、温度、pH值以及时间等染色条件,确定最佳染色工艺。结果表明：在质量分数3%、温度40 ℃、pH 5的染液中上染8 min染色效果最佳。对染色后胶原膜的天然结构、耐热性能和机械强度进行分析,接触角和吸水率测定显示,染色后胶原膜的亲水性增加;红外光谱分析表明,染料分子与胶原纤维产生了结合;差示扫描量热分析和热重分析表明,染色后胶原膜的热变性温度提高了20 ℃左右,起始分解温度升高了约100 ℃,耐热性得到了较大的改善。拉力测试结果显示,染色后胶原膜的机械强度提高。     

植－铝结合鞣机理的研究（Ⅵ）──模拟胶原和胶原试验

本次试验用聚己内酰胺模拟胶原的肽键作研究。结果表明，多元酚—铝与肽键基团能够发生作用（络台）。由于胶原的肽基众多，这种交联模式在植—铝结合鞣中成为重要的机理之一。除此之外，采用红外光谱法对胶原（皮粉）进行了研究。用鞣酸—铝处理胶原和变性胶原后，红外图谱分析的结果表明，鞣酸—铝与胶原的羧基、氨基和肽键区均能产生作用。正是这些结合，形成桥式交联和网状交联，才使得植—铝结合鞣革具有极高的湿热稳定性（收缩湿度高达１２０℃以上）。