医療美容におけるコラーゲンの応用

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  • 医療材料の応用
  • 組織工学の応用
  • 火傷の応用
  • 美容アプリケーション

コラーゲンは、白色、不透明、枝のない繊維状タンパク質の一種で、主に動物の皮膚、骨、軟骨、歯、腱、靱帯、血管などに存在します。結合組織の非常に重要な構造タンパク質であり、臓器を支持し、身体を保護する役割を果たします。近年、コラーゲン抽出技術の発展とその構造や性質の徹底した研究により、コラーゲン加水分解物やポリペプチドの生物学的機能が徐々に広く認識されるようになりました。コラーゲンの研究と応用は、医学、食品、化粧品、その他の産業において研究のホットスポットとなっています。

医療材料の応用

 

コラーゲンは体の天然タンパク質です。皮膚表面のタンパク質分子に対する高い親和性、弱い抗原性、良好な生体適合性、生分解の安全性を備えています。分解吸収性があり、密着性に優れています。コラーゲンで作られた手術用縫合糸は、天然絹と同等の高い強度を有するだけでなく、吸収性も備えています。使用すると、優れた血小板凝集性能、良好な止血効果、良好な平滑性および弾力性を有します。縫合接合部は緩まず、手術中に体組織が損傷されず、創傷への接着性が良好です。通常の状況では、短時間の圧迫だけで十分な止血効果が得られます。したがって、コラーゲンは粉末、平らでスポンジ状の止血剤にすることができます。同時に、代用血漿、人工皮膚、人工血管、骨修復、人工骨および固定化酵素担体における合成材料またはコラーゲンの使用は、非常に広範な研究および応用である。

コラーゲンは、分子ペプチド鎖上にヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基などのさまざまな反応性基を持ち、これらが容易に吸収され、さまざまな酵素や細胞に結合して固定化されます。酵素や細胞との親和性が良く、適応力が強いのが特徴です。また、コラーゲンは加工や成形が容易なため、精製コラーゲンは膜、テープ、シート、スポンジ、ビーズなどさまざまな形状の素材にすることができますが、膜状での応用が最も多く報告されています。コラーゲン膜は、生分解性、組織吸収性、生体適合性、弱い抗原性に加えて、主に生物医学に使用されています。また、強い親水性、高い引張強度、真皮様の形態と構造、および水と空気の良好な透過性という特徴もあります。生体可塑性は、高い引張強度と低い延性によって決まります。多くの官能基を備えているため、適切に架橋して生分解速度を制御できます。溶解度(膨潤)を調整可能。他の生理活性成分と併用すると相乗効果があります。薬物と相互作用する可能性があります。決定ペプチドの架橋または酵素処理は、抗原性を低下させ、微生物を分離し、血液凝固などの生理活性やその他の利点をもたらします。

臨床応用形態としては、水溶液、ゲル、顆粒、スポンジ、フィルムなどがあります。同様に、これらの形状は薬物の徐放にも使用できます。市場で承認され、開発中のコラーゲン薬剤の徐放性用途は、眼科における抗感染症および緑内障治療、外傷における局所治療および創傷修復における感染制御、婦人科における子宮頸部異形成および外科における局所麻酔に主に焦点を当てている。 、など。

組織工学の応用

 

人体のすべての組織に広く分布しているコラーゲンは、すべての組織の重要な成分であり、天然の組織足場材料である細胞外マトリックス (ECM) を構成しています。臨床応用の観点から、コラーゲンは、皮膚、骨組織、気管、血管の足場など、さまざまな組織工学足場の作製に使用されています。しかし、コラーゲン自体は 2 つのカテゴリー、すなわち純粋なコラーゲンで作られた足場と他の成分で作られた複合足場に分類できます。純粋なコラーゲン組織工学足場には、良好な生体適合性、容易な加工、可塑性という利点があり、細胞の接着と増殖を促進できますが、コラーゲンの機械的特性が劣る、水中での成形が難しい、組織の再構築をサポートできないなどの欠点もあります。 。第二に、修復部位の新しい組織はさまざまな酵素を生成し、コラーゲンを加水分解して足場の崩壊を引き起こしますが、これは架橋または化合物によって改善できます。コラーゲンをベースとした生体材料は、人工皮膚、人工骨、軟骨移植片、神経カテーテルなどの組織工学製品に使用されて成功しています。軟骨欠損は、軟骨細胞に埋め込まれたコラーゲンゲルを使用して修復され、上皮細胞、内皮細胞、および角膜細胞をコラーゲンスポンジに付着させて角膜組織に適合させる試みが行われてきた。自己間葉細胞からの幹細胞とコラーゲンゲルを組み合わせて、腱後修復のための腱を作る研究者もいます。

コラーゲンをマトリックスとして真皮と上皮から構成される組織工学人工皮膚薬物徐放性接着剤は、コラーゲンを主成分とするドラッグデリバリーシステムに広く使用されており、コラーゲン水溶液をさまざまな形態のドラッグデリバリーシステムに成形することができます。例としては、眼科用のコラーゲンプロテクター、火傷や外傷用のコラーゲンスポンジ、タンパク質送達用の粒子、コラーゲンのゲル形態、皮膚を介した薬物送達用の調節材料、遺伝子伝達用のナノ粒子などが挙げられます。また、細胞培養システムなどの組織工学用基板、人工血管や人工弁の足場材料などとしても使用できます。

火傷の応用

自家皮膚移植は、2度および3度の熱傷を治療するための世界標準となっています。しかし、重度の火傷を負った患者にとっては、適切な皮膚移植が不足していることが最も深刻な問題となっています。生物工学技術を使用して、赤ちゃんの皮膚細胞から赤ちゃんの皮膚組織を成長させた人もいます。火傷はさまざまな程度で 3 週間から 18 か月以内に治癒し、新しく成長した皮膚はほとんど肥大と抵抗を示しません。他の研究者は、合成ポリ-DL-乳酸-グリコール酸 (PLGA) と天然コラーゲンを使用して三次元ヒト皮膚線維芽細胞を増殖させ、以下のことを示しました: 細胞は合成メッシュ上でより速く成長し、内側と外側でほぼ同時に成長し、増殖細胞と分泌物は細胞外マトリックスはより均一でした。この繊維をラットの真皮の背中に挿入すると、2週間後には真皮組織が成長し、4週間後には上皮組織が成長した。

美容アプリケーション

コラーゲンは動物の皮膚から抽出され、皮膚にはコラーゲンの他にヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸などのプロテオグリカンが含まれており、極性基を多く含み、保湿因子であり、皮膚内のチロシンが皮膚に変化するのを防ぐ効果があります。メラニン、コラーゲンには天然の保湿、美白、しわ、そばかす防止などの機能があり、美容製品に広く使用できます。コラーゲンの化学組成と構造は美しさの基礎となります。コラーゲンは人間の皮膚のコラーゲンと似た構造をしています。糖を含む非水溶性の繊維状タンパク質です。分子中にアミノ酸と親水基が豊富に含まれており、一定の界面活性と良好な相溶性を持っています。相対湿度 70% では、自重の 45% を保持できます。テストでは、0.01% コラーゲンの純粋な溶液が良好な保水層を形成し、肌に必要なすべての水分を提供できることが示されています。

加齢とともに線維芽細胞の合成能力は低下します。皮膚にコラーゲンが不足すると、コラーゲン線維が共固化し、その結果、細胞間ムコグリカンが減少します。肌の柔らかさ、弾力、ツヤが失われ、老化が進みます。化粧品の有効成分として使用すると、皮膚の深層まで浸透します。含まれるチロシンは皮膚のチロシンと競合してチロシナーゼの触媒中心に結合し、メラニンの生成を阻害し、皮膚のコラーゲンの活性を高め、角質層の水分と繊維構造の完全性を維持します。 、皮膚組織の新陳代謝を促進します。肌に優れた保湿効果と保湿効果があります。1970年代初頭、しみやしわを取り除き、傷跡を修復するために、注射用のウシコラーゲンが初めて米国に導入されました。


投稿時刻: 2023 年 1 月 4 日