Ultradźwiękowa ekstrakcja kolagenu z meduz

Warto wiedzieć

Kolagen

Kolagen jest białkiem włóknistym o strukturze potrójnej helisy i głównym nierozpuszczalnym białkiem włóknistym macierzy zewnątrzkomórkowej oraz tkanki łącznej. Istnieje co najmniej 16 typów kolagenu, ale większość z nich (ok. 90%) należy do typu I, typu II i typu III. Kolagen jest najobficiej występującym białkiem w organizmie człowieka, obecnym w kościach, mięśniach, skórze i ścięgnach. U ssaków stanowi 25–35% wszystkich białek organizmu. Poniższa lista przedstawia przykłady tkanek, w których poszczególne typy kolagenu występują najobficiej: typ I – kość, skóra właściwa, ścięgno, więzadła, rogówka; typ II – chrząstka, ciało szkliste, jądro miażdżyste; typ III – skóra, ściana naczynia, włókna siateczkowe większości tkanek (płuca, wątroba, śledziona itp.); typ IV – błony podstawne; typ V – często współwystępuje z kolagenem typu I, zwłaszcza w rogówce. W naturalny sposób sprzyjało to komercyjnemu wykorzystaniu standardowych, obficie występujących kolagenów (kolageny I–V) poprzez ich izolowanie i oczyszczanie, głównie z tkanek ludzkich, bydlęcych i świńskich, przy użyciu konwencjonalnych procesów produkcyjnych o wysokim uzysku, pozwalających otrzymywać wysokiej jakości partie kolagenu. (Silva et al., Mar. Drugs 2014, 12)
Kolagen endogenny jest naturalnym kolagenem syntetyzowanym przez organizm, natomiast kolagen egzogenny jest syntetyczny i może pochodzić ze źródła zewnętrznego, takiego jak suplementy. Kolagen występuje w organizmie, zwłaszcza w skórze, kościach i tkankach łącznych. Produkcja kolagenu w organizmie maleje wraz z wiekiem oraz ekspozycją na czynniki takie jak palenie tytoniu i promieniowanie UV. W medycynie kolagen można stosować w kolagenowych opatrunkach na rany, aby przyciągać nowe komórki skóry do miejsc zranienia.
Kolagen jest szeroko stosowany w suplementach i preparatach farmaceutycznych, ponieważ może ulegać resorpcji. Oznacza to, że może zostać rozłożony, przekształcony i ponownie wchłonięty przez organizm. Można go również formować w sprasowane materiały stałe lub żele o strukturze kratownicowej. Szeroki zakres jego funkcji i naturalne występowanie zapewniają mu wszechstronność kliniczną i przydatność do różnych celów medycznych. Do zastosowań medycznych kolagen można pozyskiwać z bydła, świń, owiec i organizmów morskich.
Istnieją cztery główne metody izolowania kolagenu ze zwierząt: wysalanie, metoda alkaliczna, kwasowa i enzymatyczna.
Metody kwasową i enzymatyczną najczęściej stosuje się łącznie do produkcji wysokiej jakości kolagenu. Ponieważ część kolagenu jest kolagenem rozpuszczalnym w kwasie (ASC), a pozostała część jest kolagenem rozpuszczalnym w pepsynie (PSC), po obróbce kwasowej przeprowadza się ekstrakcję enzymatyczną z użyciem pepsyny. Kwasową ekstrakcję kolagenu prowadzi się przy użyciu kwasów organicznych, takich jak kwas chlorooctowy, cytrynowy lub mlekowy. Aby uwolnić kolagen rozpuszczalny w pepsynie (PSC) z materiału pozostałego po procesie kwasowej ekstrakcji kolagenu, nierozpuszczoną materię poddaje się działaniu enzymu pepsyny w celu wyizolowania kolagenu rozpuszczalnego w pepsynie (PSC). PSC jest powszechnie stosowany w połączeniu z kwasem octowym o stężeniu 0,5M. Pepsyna jest powszechnie stosowanym enzymem, ponieważ pozwala zachować strukturę kolagenu poprzez rozszczepianie przy N-końcu łańcucha białkowego i peptydzie niehelikalnym.
Kolagen stosuje się w suplementach diety (nutraceutykach), produktach kosmetycznych i medycynie. Kolagen ssaczy i morski (rybi) jest dostępny na rynku i można go kupić w dowolnych ilościach. Kolagen meduz jest nową formą kolagenu, biokompatybilną z organizmem człowieka i pochodzącą z organizmów innych niż ssaki (wolną od chorób). Kolagen meduz nie odpowiada żadnemu konkretnemu typowi kolagenu (typ I–V), ale wykazuje różne właściwości kolagenów typu I, II i V.

Glikoproteiny

Glikoproteiny występują w wielu organizmach, od bakterii po ludzi, i pełnią różne funkcje. Te białka z krótkimi łańcuchami oligosacharydowymi uczestniczą w rozpoznawaniu powierzchni komórek przez hormony, wirusy i inne substancje w wielu procesach komórkowych. Ponadto antygeny powierzchni komórkowej służą jako wydzielanie mucyny będącej elementem macierzy zewnątrzkomórkowej, przewodu pokarmowego i układu moczowo-płciowego. Niemal wszystkie białka globularne osocza, z wyjątkiem albuminy, wydzielanych enzymów i białek, mają strukturę glikoproteinową. Błona komórkowa składa się z cząsteczek białek, lipidów i węglowodanów. Z kolei rola glikoprotein w błonie komórkowej wpływa na liczbę i rozmieszczenie białek. Białka te uczestniczą w przejściu od błony do substancji. Liczba i rozmieszczenie glikolipidów oraz glikoprotein nadają komórkom swoistość.
Glikoproteiny odpowiadają za rozpoznawanie komórek, selektywną przepuszczalność błony komórkowej i pobieranie hormonów. W części węglowodanowej glikoprotein występuje 7 głównych typów monosacharydów. Monosacharydy te łączą się w różnych sekwencjach i poprzez wiązania o różnej strukturze, co prowadzi do powstania dużej liczby struktur łańcuchów węglowodanowych. Glikoproteina może zawierać pojedynczą strukturę oligosacharydu N-związanego lub więcej niż jeden typ oligosacharydu. Oligosacharydy N-związane mogą mieć takie same lub różne struktury albo mogą również występować w oligosacharydach O-związanych. Liczba łańcuchów oligosacharydowych różni się w zależności od białka i funkcji.
Kwasy sjalowe w glikoproteinach, będących elementem glikokaliksu, odgrywają ważną rolę w rozpoznawaniu komórek. Jeśli kwasy sjalowe zostaną z jakiegokolwiek powodu zniszczone, struktura glikokaliksu błony zostaje zaburzona i komórka nie może wykonywać większości określonych zadań. Istnieją również glikoproteiny strukturalne. Są to fibronektyny, lamininy i fibronektyny płodowe, a każda z nich pełni inne funkcje w organizmie. W glikoproteinach eukariotycznych występują również pewne monosacharydy, głównie typu heksoz i aminoheksoz. Mogą one wspomagać fałdowanie białek, zwiększać ich stabilność i uczestniczyć w sygnalizacji komórkowej.