การสกัดคอลลาเจนจากแมงกะพรุนด้วยอัลตราโซนิก

ข้อเท็จจริงที่ควรทราบ

คอลลาเจน

คอลลาเจนเป็นโปรตีนเส้นใยที่มีโครงสร้างเกลียวสามสาย และเป็นโปรตีนเส้นใยที่ไม่ละลายน้ำชนิดหลักในเมทริกซ์นอกเซลล์และเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน คอลลาเจนมีอย่างน้อย 16 ชนิด แต่ส่วนใหญ่ (ประมาณ 90%) เป็นชนิด I ชนิด II และชนิด III คอลลาเจนเป็นโปรตีนที่มีปริมาณมากที่สุดในร่างกายมนุษย์ พบในกระดูก กล้ามเนื้อ ผิวหนัง และเอ็นกล้ามเนื้อ ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม คอลลาเจนคิดเป็น 25–35% ของโปรตีนทั้งหมดในร่างกาย รายการต่อไปนี้แสดงตัวอย่างเนื้อเยื่อที่มีคอลลาเจนแต่ละชนิดมากที่สุด: ชนิด I – กระดูก หนังแท้ เอ็นกล้ามเนื้อ เอ็นยึดข้อ กระจกตา; ชนิด II – กระดูกอ่อน วุ้นตา แกนกลางหมอนรองกระดูกสันหลัง; ชนิด III – ผิวหนัง ผนังหลอดเลือด เส้นใยร่างแหของเนื้อเยื่อส่วนใหญ่ (ปอด ตับ ม้าม เป็นต้น); ชนิด IV – เยื่อฐาน; ชนิด V – มักกระจายตัวร่วมกับคอลลาเจนชนิด I โดยเฉพาะในกระจกตา สิ่งนี้เอื้อต่อการใช้ประโยชน์เชิงพาณิชย์จากคอลลาเจนมาตรฐานที่มีอยู่มาก (คอลลาเจน I–V) โดยแยกและทำให้บริสุทธิ์ ส่วนใหญ่จากเนื้อเยื่อมนุษย์ โค และสุกร ด้วยกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมที่ให้ผลผลิตสูง ทำให้ได้คอลลาเจนคุณภาพสูงเป็นชุดการผลิต (Silva et al., Mar. Drugs 2014, 12)
คอลลาเจนภายในร่างกายเป็นคอลลาเจนธรรมชาติที่ร่างกายสังเคราะห์ขึ้น ส่วนคอลลาเจนจากภายนอกร่างกายเป็นคอลลาเจนสังเคราะห์และอาจมาจากแหล่งภายนอก เช่น ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร คอลลาเจนมีอยู่ในร่างกาย โดยเฉพาะในผิวหนัง กระดูก และเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน การผลิตคอลลาเจนในสิ่งมีชีวิตลดลงตามอายุและการสัมผัสปัจจัยต่าง ๆ เช่น การสูบบุหรี่และแสง UV ในทางการแพทย์ สามารถใช้คอลลาเจนในวัสดุปิดแผลคอลลาเจนเพื่อดึงดูดเซลล์ผิวหนังใหม่มายังบริเวณแผลได้
คอลลาเจนมีการใช้อย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์เสริมอาหารและเภสัชภัณฑ์ เนื่องจากสามารถถูกดูดซึมกลับได้ หมายความว่าคอลลาเจนสามารถถูกย่อยสลาย เปลี่ยนรูป และนำกลับเข้าสู่ร่างกายได้ อีกทั้งยังสามารถขึ้นรูปเป็นของแข็งอัดแน่นหรือเจลที่มีลักษณะเป็นโครงข่ายได้ หน้าที่ที่หลากหลายและการมีอยู่ตามธรรมชาติทำให้คอลลาเจนมีความอเนกประสงค์ทางคลินิกและเหมาะสำหรับวัตถุประสงค์ทางการแพทย์หลายประการ สำหรับการใช้ทางการแพทย์ อาจได้คอลลาเจนจากโค สุกร แกะ และสิ่งมีชีวิตทะเล
มีวิธีหลักสี่วิธีในการแยกคอลลาเจนจากสัตว์ ได้แก่ การตกตะกอนด้วยเกลือ วิธีใช้ด่าง วิธีใช้กรด และวิธีใช้เอนไซม์
วิธีใช้กรดและเอนไซม์เป็นวิธีที่ใช้ร่วมกันบ่อยที่สุดในการผลิตคอลลาเจนคุณภาพสูง เนื่องจากคอลลาเจนบางส่วนเป็นคอลลาเจนที่ละลายได้ในกรด (ASC) และส่วนอื่น ๆ เป็นคอลลาเจนที่ละลายได้ด้วยเพปซิน (PSC) การบำบัดด้วยกรดจึงตามด้วยการสกัดด้วยเอนไซม์เพปซิน การสกัดคอลลาเจนด้วยกรดดำเนินการโดยใช้กรดอินทรีย์ เช่น กรด chloracetic กรด citric หรือกรด lactic เพื่อปลดปล่อยคอลลาเจนที่ละลายได้ด้วยเพปซิน (PSC) จากวัสดุที่เหลือจากกระบวนการสกัดคอลลาเจนด้วยกรด วัสดุที่ไม่ละลายจะผ่านการบำบัดด้วยเอนไซม์เพปซิน เพื่อแยกคอลลาเจนที่ละลายได้ด้วยเพปซิน (PSC) โดยทั่วไปใช้ PSC ร่วมกับกรด acetic ความเข้มข้น 0.5M เพปซินเป็นเอนไซม์ที่ใช้กันทั่วไป เนื่องจากสามารถรักษาโครงสร้างคอลลาเจนไว้ได้โดยตัดที่ปลาย N ของสายโปรตีนและเปปไทด์ที่ไม่เป็นเกลียว
คอลลาเจนใช้ในผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร (โภชนเภสัชภัณฑ์) ผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง และยา คอลลาเจนจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและจากทะเล (ปลา) มีจำหน่ายในตลาดและสามารถซื้อได้ในทุกปริมาณ คอลลาเจนจากแมงกะพรุนเป็นคอลลาเจนรูปแบบใหม่ที่มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพกับมนุษย์ และไม่ได้มาจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (ปราศจากโรค) คอลลาเจนจากแมงกะพรุนไม่ตรงกับคอลลาเจนชนิดใดชนิดหนึ่งโดยเฉพาะ (ชนิด I–V) แต่แสดงสมบัติต่าง ๆ ของคอลลาเจนชนิด I, II และ V

ไกลโคโปรตีน

ไกลโคโปรตีนพบในสิ่งมีชีวิตหลายชนิด ตั้งแต่แบคทีเรียจนถึงมนุษย์ และมีหน้าที่แตกต่างกัน โปรตีนเหล่านี้มีสายโอลิโกแซ็กคาไรด์สั้น ๆ และมีส่วนเกี่ยวข้องกับการจดจำผิวเซลล์โดยฮอร์โมน ไวรัส และสารอื่น ๆ ในเหตุการณ์ระดับเซลล์หลายอย่าง นอกจากนี้ แอนติเจนบนผิวเซลล์ยังทำหน้าที่เป็นการหลั่งมิวซินขององค์ประกอบเมทริกซ์นอกเซลล์ ทางเดินอาหาร และระบบทางเดินปัสสาวะและสืบพันธุ์ โปรตีนทรงกลมเกือบทั้งหมดในพลาสมา ยกเว้นอัลบูมิน เอนไซม์และโปรตีนที่หลั่งออกมา มีโครงสร้างไกลโคโปรตีน เยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยโมเลกุลโปรตีน ลิพิด และคาร์โบไฮเดรต ในอีกด้านหนึ่ง บทบาทของไกลโคโปรตีนในเยื่อหุ้มเซลล์มีผลต่อจำนวนและการกระจายตัวของโปรตีน โปรตีนเหล่านี้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนผ่านจากเยื่อหุ้มไปสู่สาร จำนวนและการกระจายตัวของไกลโคลิพิดและไกลโคโปรตีนทำให้เซลล์มีความจำเพาะ
ไกลโคโปรตีนทำหน้าที่ในการจดจำเซลล์ การยอมให้สารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์แบบเลือกผ่าน และการรับฮอร์โมนเข้าสู่เซลล์ ส่วนคาร์โบไฮเดรตของไกลโคโปรตีนมีมอโนแซ็กคาไรด์หลัก 7 ชนิด มอโนแซ็กคาไรด์เหล่านี้รวมตัวกันด้วยลำดับและโครงสร้างพันธะที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดโครงสร้างสายคาร์โบไฮเดรตจำนวนมาก ไกลโคโปรตีนอาจมีโครงสร้างโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่เชื่อมผ่าน N เพียงโครงสร้างเดียว หรืออาจมีโอลิโกแซ็กคาไรด์มากกว่าหนึ่งชนิด โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่เชื่อมผ่าน N อาจมีโครงสร้างเหมือนกันหรือต่างกัน หรืออาจมีอยู่ในโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่เชื่อมผ่าน O ด้วย จำนวนสายโอลิโกแซ็กคาไรด์แตกต่างกันไปตามโปรตีนและหน้าที่
กรด sialic ในไกลโคโปรตีน ซึ่งเป็นองค์ประกอบของไกลโคแคลิกซ์ มีบทบาทสำคัญในการจดจำเซลล์ หากกรด sialic ถูกทำลายด้วยเหตุใดก็ตาม โครงสร้างไกลโคแคลิกซ์ของเยื่อหุ้มจะถูกรบกวน และเซลล์จะไม่สามารถทำหน้าที่ที่กำหนดไว้ส่วนใหญ่ได้ นอกจากนี้ ยังมีไกลโคโปรตีนเชิงโครงสร้างบางชนิด ได้แก่ ไฟโบรเนกติน ลามินิน และไฟโบรเนกตินของทารกในครรภ์ ซึ่งทั้งหมดมีหน้าที่ต่างกันในร่างกาย อีกทั้งในไกลโคโปรตีนของยูแคริโอตยังมีมอโนแซ็กคาไรด์บางชนิด โดยส่วนใหญ่เป็นชนิดเฮกโซสและอะมิโนเฮกโซส สารเหล่านี้สามารถช่วยในการพับตัวของโปรตีน เพิ่มความเสถียรของโปรตีน และมีส่วนเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณของเซลล์