重组类人胶原蛋白研究应用进展

总结了目前国内主流重组类人胶原蛋白原料生产和新产品开发团队的最新研究成果,介绍了重组类人胶原蛋白的研究热点,对未来发展进行展望.     

重组类人胶原蛋白的分离纯化

目的 建立重组类人胶原蛋白分离及纯化工艺。方法 将工程菌株E.coli BL21 3.1在L1523型12.8L自控发酵罐中培养14h,发酵菌体经超声破碎、硫酸铵沉淀后,依次经DEAE-52和Sephadex G-100柱层析分离纯化。结果 发酵菌体干重达到71g/L,表达量为菌体蛋白量的29.4％,最终产物纯度达98％,回收率为80.5％,纯化倍数为3.4。结论 纯化的类人胶原蛋白达电泳纯,相对分子质量为90 000,N端序列为NH_2-H-D-P-V-V-L-Q-R-R-D-W-E-N-P-G,均与其因序列设计一致。     

类人胶原蛋白人工骨的制备及表征

采用冷冻干燥法制备了类人胶原蛋白(RHLC)人工骨复合材料,并对材料的微观形貌、结构、晶粒大小、晶相组成和化学组成进行了分析.结果表明,制备的RHLC复合材料在晶相组成、化学组成和晶体尺寸方面均类似于天然骨.RHLC复合材料有望成为培养自体成骨细胞的理想支架材料.     

重组大肠杆菌分批-补料高密度发酵生产类人胶原蛋白的动力学

The kinetics of batch and fed-batch cultures of recombinant Escherichia coli producing human-like collagen was investigated. In the batch culture, a kinetic model of a simple growth-association system was concluded without consideration of cell endogeneous metabolism. The cell lag time, the maximum specific growth rate and Yx/s were determined as 1.75h, 0.65h^-1 and 0.51g·g^-1, respectively. In the fed-batch culture, different specific growth rates were set at （0.15, 0.2, 0.25h^-1） by the method of pseudo-exponential feeding, and the expressions for the specific rate of substrate consumption, the growth kinetics and the product formation kinetics of each phase were obtained. The result shows that the concentrations of cell and product can reach 77.5g·L^-1 and 10.2g·L^-1 respectively. The modal predictions are in good agreement with the experimental data.     

类人胶原蛋白与Ca(Ⅱ)相互作用的荧光光谱研究

为了制备具有实际应用价值并能应用于人体的类人胶原蛋白-钙螯合物,采用荧光猝灭光谱法和紫外-可见吸收光谱法研究不同温度下类人胶原蛋白(HLC)分子与无机金属Ca(Ⅱ)离子间的相互作用,其中Ca(Ⅱ)离子的浓度为1.0×10-5—1.0×10-4mol/L。实验结果表明:无机Ca(Ⅱ)离子能够猝灭类人胶原蛋白分子的内源荧光,并形成HLC-Ca(Ⅱ)复合物;依据Stern-Volmer方程可知在类人胶原蛋白与Ca(Ⅱ)的结合过程中,动态猝灭和静态猝灭这2种猝灭机制同时存在;类人胶原蛋白分子与Ca(Ⅱ)离子以摩尔比1∶1形成蛋白-金属螯合物;根据273 K和298 K时Ca(Ⅱ)与HLC分子之间的结合常数以及相应的热力学参数可确定二者间的结合是自发反应过程,其中疏水作用力占据主导地位。因此,本研究为类人胶原蛋白-Ca(Ⅱ)复合物的大规模制备和进一步应用研究提供了理论依据和实验指导。     

金属螯合亲和层析在纯化重组类人胶原蛋白中的应用

研究了应用金属螯合亲和层析法纯化重组类人胶原蛋白的条件。分别考察了不同金属离子、平衡缓冲液pH值及两种洗脱方法对纯化结果的影响。结果表明,用锌离子螯合介质,pH7.5磷酸盐缓冲液平衡,上样后用100mmol·L-1氯化铵洗脱纯化效果最佳。纯化后重组类人胶原蛋白的纯度达98%,回收率为85.4%,纯化倍数为3.4。SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳与N端序列分析结果均证明所得纯品为重组类人胶原蛋白。     

荧光光谱法研究类人胶原蛋白与Zn(Ⅱ)的相互作用

以最终制备对人体安全无毒且补锌效果良好的类人胶原蛋白-锌螯合物为目标,利用紫外-可见吸收光谱法和荧光光谱法对类人胶原蛋白分子(HLC)与金属Zn(Ⅱ)离子之间的相互作用方式和机理进行了研究,其中Zn(Ⅱ)离子浓度为1.0×10-5—1.0×10-4mol/L;并通过荧光猝灭法计算出不同温度下(298 K和273 K)HLC分子与Zn(Ⅱ)离子之间的结合常数以及相应的热力学参数。研究结果表明:Zn(Ⅱ)离子对类人胶原蛋白的内源荧光有猝灭作用;根据Stern-Volmer方程的求解结果可知猝灭机制属于动态猝灭和静态猝灭;类人胶原蛋白分子和Zn(Ⅱ)离子以摩尔比1∶1形成胶原蛋白-锌螯合物;二者间的结合为自发反应,且相互作用力主要为疏水作用力。因此,文中的研究结果对类人胶原蛋白-Zn(Ⅱ)螯合物的工业化制备、理化性质探究以及进一步的应用研究提供了实验依据和理论基础。     

溶氧探测补料技术发酵生产类人胶原蛋白的研究

在重组大肠杆菌发酵生产类人胶原蛋白(HLC)过程中,快速确定不同反应器中的补料速率,抑制乙酸产生,高水平表达HLC.采用溶氧探测补料技术,在不同规模反应器中,分批-补料培养重组大肠杆菌生产HLC,根据脉冲补料方式时溶氧信号的响应特征来辩识是否产生乙酸并确定补料速率.在实验室规模获得的最终细胞密度和HLC质量浓度分别为6...     

4种金属离子亲和层析纯化重组类人胶原蛋白的效果比较

对利用金属离子亲和层析纯化重组类人胶原蛋白过程中使用的金属离子进行了比较,从而对分离纯化的条件进行优化。在相同实验条件下,用4种金属离子柱分离纯化目的蛋白。结果显示,经4种金属离子柱纯化后镍柱的总蛋白收获率最高,铜柱与锌柱居中,钙柱最低;而柱保留时间则为锌柱最高(12.38 m in),钙柱最低(8.25 m in);钙柱洗脱时所需咪唑解离初始浓度最低(100 mmol/L),锌柱最高(200 mmol/L);对SDS-PAGE电泳图进行分析得纯化后类人胶原蛋白的纯度分别为:镍柱82.8%,铜柱83.4%,锌柱96.2%,钙柱94.3%。由此可见锌柱对目标蛋白的亲和力最高,且纯化后类人胶原蛋白的纯度也最高。因此,确定锌离子作为亲和层析纯化重组类人胶原蛋白的金属离子。     

类人胶原蛋白基因工程菌生长期动力学模型

研究类人胶原蛋白基因工程菌生长期动力学模型,为优化发酵调控提供理论依据和指导。应用元素衡算和代谢衡算(EMB)方法,建立类人胶原蛋白基因工程菌生长期的动力学模型,并利用线性规划法对动力学模型参数αh和mX进行估算。结果表明,αh和mX分别为1.173 mol/C-mol和2.326 mol/(C-mol.h),该模型能较好地预测重组大肠杆菌生长期的宏观反应速率,且确立了葡萄糖的流加方程。利用EMB方法建立的动力学模型具有重要的应用价值,若要进一步减小氮消耗速率和CO2产生速率预测误差,需要对重组大肠杆菌的代谢网络进行系统分析,建立该模型的修正系数。     

离子交换批量层析纯化重组类人胶原蛋白Ⅱ

对阳离子交换树脂CM52纯化类人胶原蛋白Ⅱ(Hum an-like Collagen B ioprote inⅡ,HCBⅡ)的合适条件进行了研究。通过实验,确定了批量层析的最佳操作条件,即在pH=4.0、NaC l 0.15 mol/L、进料质量浓度7 mg/mL、处理量17.26 mL/g进行吸附,吸附时间为60 m in,然后在pH=4.0、NaC l 0.30 mol/L下进行脱附。实验表明:采用批量层析吸附HCBⅡ后上柱洗脱,树脂CM52对HCBⅡ的吸附量可达到48.6 mg/g,回收率83.8%,最终纯化的HCBⅡ达电泳纯,相对分子质量为97k。     

类人胶原蛋白-铜螫合物的制备及相关性质研究

采用水体系合成法,以类人胶原蛋白为有机配体制备了类人胶原蛋白一铜螯合物,重点考察了反应体系的pH值和质量配位比对铜螯合率的影响,并利用紫外可见吸收光谱和傅立叶红外光谱对铜螯合物进行分析检测。确定优化的合成条件为：体系pH值11．0,类人胶原蛋白与硫酸锏的质量比10：1。分析结果表明：类人胶原蛋白和无机Cu^2＋之间存在相互作用,生成的铜螯合物是一种不同于类人胶原蛋白的新化合物;羰基（C=O）和亚氨基（N—H）均与蛋白质一金属螯合物的形成有关,且该螯合物保持了类人胶原蛋白分子本身的r螺旋结构。为类人胶原蛋白-铜螯合物的进一步研究开发奠定了基础。     

基因重组大肠杆菌生产类人胶原蛋白补氮策略优化研究

优化重组大肠杆菌高密度发酵的调控工艺.利用重组大肠杆菌高密度发酵生产类人胶原蛋白,考察了连续流加和分阶段式两种不同补氮策略对细胞生长和类人胶原蛋白产量的影响.不同补氮方式显著影响类人胶原蛋白的产量.分阶段式补氮方式优于连续流加补氮方式,有利于细胞生长和类人胶原蛋白的表达,最终细胞浓度为76.01 g·L-1(DCW),类人胶原蛋白浓度为16.75 g·L-1,蛋白表达量为22.1%.     

种子扩大培养过程对类人胶原蛋白规模化生产的影响

为了建立最优的类人胶原蛋白(HLC)的种子扩大培养过程,考察了三级种子培养过程中不同移种阶段和不同种子培养基对发酵过程的影响。结果表明,在对数期后期移种,HLC产率最高;当种子培养基中葡萄糖浓度为20 g·L-1时,其后发酵过程所需的培养时间较短,HLC表达量较高,HLC平均产率最高,达到0.518 g·L-1·h-1...     

阴离子交换法去除类人胶原蛋白中的内毒素

采用响应面法优化阴离子交换层析去除重组类人胶原蛋白(HLC)溶液中内毒素的工艺.利用单因素试验考察HLC质量浓度、NaCl浓度和pH值对内毒素去除率的影响,以内毒素去除率和HLC回收率为指标,对三因素进行中心复合设计,并经响应面法优化,分析得到二次多项式回归方程的预测模型.去除内毒素的最佳工艺条件为:HLC质量浓度0....     

相分离联合层析去除类人胶原蛋白中的内毒素

研究类人胶原蛋白(HLC)中内毒素的去除方法,为规模化制备医用生物材料提供参考。采用Triton X-114双水相分离法作为内毒素去除工艺的第1步,亲和层析法作为工艺的第2步,二者偶联操作从类人胶原蛋白中除去内毒素,并对除去内毒素后的HLC进行了理化性能检测。结果表明:采用Triton X-114双水相分离法,在蛋白质量浓度2.06 mg/m L,作用温度44.71℃,作用时间3 h,溶液pH值为7时双水相分离系数K=9.58,蛋白中内毒素含量由10 000—25 000 EU/mg下降为1.5—2.0 EU/mg,蛋白回收率为95.6%;偶联了多聚赖氨酸亲和配基的亲和层析后,HLC中内毒素含量由1.5—2.0 EU/mg降至0.025—0.25 EU/mg,蛋白回收率可达81.9%;2步操作均不会使蛋白发生相对分子质量及化学结构的改变。此工艺操作简便,可显著降低生产成本。     

胶原蛋白与重组胶原蛋白的研究进展

简要介绍了胶原蛋白的概况、类型、分布及其制备方法;阐述了胶原蛋白独特的理化特性和优良的生物相容性以及在化妆品、医药、饲料、工业等相关领域的应用;简述利用基因工程技术生产重组胶原蛋白的研究进展和发展前景。     

重组E.coli工程菌高密度培养生产人源型胶原蛋白

引　言胶原蛋白是人体固有蛋白质之一 ,在皮肤里的含量最多 .胶原蛋白由于固有的生物兼容性、生物降解性和吸收性、促新细胞形成及促上皮细胞形成功能 ,在医学领域、美容、化妆品、保健品行业的潜在用途不断拓宽 .但是 ,动物体胶原蛋白是一种硬蛋白 (水不溶 ) [1] ,并且随着年龄的增长内部双键越来越多 ,同时也越来越硬 .一般经酶解获得的胶原蛋白为水不溶性蛋白 ,也不可能在不改变分子量的情况下重溶解 ,因此可加工性很弱 ,直接限制了许多潜在用途的开发 .另外 ,来自动物体的胶原蛋白不可能排除病毒隐患 ,同时始终带有牛胶原的特性[2 ,3] ,…     

无机离子交换剂的Na-NH4^＋离子交换特性

研究以天然沸石为基体制备无机离子交换剂的方法;利用离子交换剂的吸附等温曲线,可得到阳离子最大的交换容量;通过离子交换剂的吸附动力学曲线,可求得吸附平衡时间。结果表明,以改性剂M为改性材料,在天然沸石与改性剂M质量比为4：1时制得的无机离子交换剂的阳离子交换容量最高,常温时能达50mg／g,平衡吸附时间约为2h。