كولاجين السمك كمادة طبية حيوية جديدة

الهيكل الأساسي لمسحوق بروتين كولاجين السمك

مسحوق كولاجين السمك مشتق بشكل أساسي من أنسجة مثل جلد السمك وحراشفه (النوع الأول) ، وكمية صغيرة مشتقة من أنسجة مثل الغضاريف (النوع الثاني) وأمعاء الأسماك (النوع الثالث) والعضلات (النوع الخامس).نظرًا لأن الكولاجين محفوظ بدرجة عالية في التطور البيولوجي ، فإن بنية كولاجين الأسماك مشابهة للكولاجين الآخر ، مما يضع أساسًا هيكليًا لاستبداله الجزئي للكولاجين المشتق من الثدييات للطب الترجمي.بأخذ الكولاجين السمكي من النوع الأول كمثال ، يحتوي جزيئه على حلزون ثلاثي نموذجي ، وهو [α1] [α2] هيكل ، والأوزان الجزيئية لـ α1 و α2 حوالي 120 كيلو دالتون و 110 كيلو دالتون ، على التوالي.ومع ذلك ، على عكس الثدييات مثل الخنازير والماشية ، تعتبر الأسماك حيوانات خارجة للحرارة ، كما أن تركيب الكولاجين الخاص بها محدد أيضًا ، ومحتوى حمض الإيمينو (مجموع محتوى البرولين والهيدروكسي برولين) في تركيبته من الأحماض الأمينية أقل بكثير من تلك المشتقة من الكولاجين. من الثدييات الأرضية ، لذلك لديه درجة منخفضة من الارتباط المتبادل بين الجزيئات وضعف الاستقرار الحراري.درجة حرارة تمسخ الكولاجين المشتق من الثدييات الأرضية هي بشكل عام 37-40 درجة مئوية ، ودرجة حرارة كولاجين الأسماك في الغالب 28-32 درجة مئوية (الثبات الحراري للكولاجين في أسماك المياه الدافئة أعلى منه في أسماك المياه الباردة) .من أجل تجنب تمسخ كولاجين الأسماك ، يجب التحكم في درجة الحرارة بدقة أقل من درجة حرارة التمسخ أثناء عملية التحضير.في أبحاث الطب الترجمي ، يجب إجراء تعديل الاشتقاق المقابل وفقًا للاحتياجات لتحسين استقراره.

الأنواع والوظائف الأساسية لببتيد كولاجين الأسماك الشائع الاستخدام

هناك 3 أنواع من كولاجين الأسماك الشائع الاستخدام: جيلاتين كولاجين الأسماك ، وببتيد كولاجين السمك ، وكولاجين السمك غير المشوه.النوعان الأولان عبارة عن كولاجين سمكي مشوه ، والأخير يحافظ بشكل فعال على البنية الطبيعية النشطة للكولاجين.الثلاثة لها استخدامات مختلفة بسبب هياكلها وأدائها المختلفة.

جيلاتين كولاجين السمك هو منتج الكولاجين المحوَّل جزئيًا.يستخدم في الغالب في وسائط الاستزراع ، الكبسولات اللينة ، المضافات الغذائية ، إلخ. درجة حرارة الجلتنة ونقطة الانصهار هي 8-25 درجة مئوية و11-28 درجة مئوية ، على التوالي ، وهي أقل من الجيلاتين من الخنازير أو الماشية.، هلام سول هو رد فعل قابل للعكس ، ويمكن استخدامه كمادة حساسة لدرجة الحرارة في مجال الإطلاق المستمر للدواء أو هندسة الأنسجة.

ببتيدات كولاجين السمك هي منتجات متحللة من الكولاجين ، والببتيدات ذات الأوزان الجزيئية المختلفة لها أنشطة بيولوجية مختلفة.يُعتقد عمومًا أن الببتيدات التي تبلغ 1-10 كيلو دالتون وأقل من 1 كيلو دالتون لها نشاط مضاد للجراثيم ، وأن نشاطها المضاد للبكتيريا يرتبط ارتباطًا إيجابيًا بمحتوى الكاتيونات الجزيئية.نظرًا للمحتوى المرتفع نسبيًا من Gly و Pro ، فإن كراهيته للماء العالية نسبيًا تؤدي إلى زيادة قابلية الذوبان في الدهون ، فإن التأثير المضاد للأكسدة لببتيدات كولاجين الأسماك أفضل من تأثير ببتيدات كولاجين الخنازير والأبقار.بالإضافة إلى ذلك ، فإن بنية ببتيد كولاجين الأسماك تشبه تلك الموجودة في الببتيد الخافض للضغط ، والذي له تأثير خافض لضغط الدم أكثر أهمية.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لببتيدات كولاجين الأسماك أن تعزز بشكل فعال التصاق الخلايا في المختبر ، وتعزز تكاثر خلايا البشرة وإفراز البروتين من الخلايا الليفية.

الوزن الجزيئي لكولاجين الأسماك غير المشوه أقل من وزن كولاجين الخنازير والأبقار (<30 كيلو دالتون) ، والنوع Ⅰ الكولاجين المشتق من قشور الأسماك وجلد الأسماك هو النوع الرئيسي.نظرًا لانخفاض درجة الارتباط المتبادل بين الجزيئات ، فإن كولاجين الأسماك غير المشوه قابل للذوبان بسهولة في محلول ملح محايد أو محلول حمضي ضعيف عند درجة حرارة منخفضة ، كما أن قابليته للتشغيل أفضل من كولاجين الثدييات.يمكن استخدامه كمواد مرقئ ، ومواد حشو الأنسجة ، ومواد سقالة هندسة الأنسجة ، وما إلى ذلك ، وتستخدم في البحوث الطبية.في الوقت الحالي ، وافق الاتحاد الأوروبي على منتج واحد من الكولاجين السمكي المرقئ ، كما أن العديد من الدراسات ذات الصلة حول كولاجين الأسماك كمادة طبية جارية أيضًا.

تقدم البحث في مسحوق ببتيد كولاجين السمك كمواد طبية حيوية جديدة

يعد تطبيق كولاجين الأسماك في المجال السريري نقطة ساخنة بحثية ناشئة ، ولم تتغير النتائج كثيرًا.كولاجين السمك كمادة مرقئ لديه أعلى تركيز بحثي ونضج تقني ، وقد حقق اختراقات في التحول.أطلقت شركة Eucare Pharmaceuticals (الهند) عددًا من منتجات مرقئ الأسماك القائمة على الكولاجين (NeuSkin-F® و Helisorb® Sheet و BioFil® و BioFil®-AB وما إلى ذلك) ، المناسبة للإرقاء والتئام الجروح المختلفة مثل الجروح ، الحروق والقرح المزمنة وما إلى ذلك. حصلت بعض المنتجات على علامة شهادة المطابقة الأوروبية (CE).على الرغم من أن المنتج الرسمي قد تم إنتاجه في الهند ، إلا أنه لا يوجد دعم أدبي للبيانات السريرية والمعلومات الأساسية للتطبيق المتعلقة بالمنتج ، كما أن درجة تدويل توسع السوق ليست عالية.يعتبر كولاجين الأسماك ، كمواد للعناية بالجروح ، ومواد إصلاح الأنسجة ، وبديل الأنسجة ، ومواد الطباعة ثلاثية الأبعاد ، ومواد الإطلاق المستمر للأدوية ، محورًا بحثيًا مركزًا نسبيًا ، ولكن لم يتم إحراز أي تقدم.

1. مواد العناية بالجروح

على غرار الكولاجين المشتق من الثدييات ، يمكن أن يلتصق كولاجين الأسماك أيضًا بالصفائح الدموية ، وبالتالي تحقيق الإرقاء السريع.حاليًا ، تم تسويق منتجات مرقئ السمك القائمة على كولاجين الأسماك فقط والتي طورتها شركة Eucare Pharmaceuticals (الهند) بشهادة CE ويمكن استخدامها للعناية بالجروح المختلفة وإصلاحها.لم توافق إدارة الغذاء والدواء الأمريكية ولا هيئة الغذاء والدواء في بلدي على مثل هذه المنتجات.درجة حرارة التمسخ الحراري للكولاجين المستخرج من موازين كارب الطين بواسطة Pal et al.يمكن أن تصل إلى 35.2 درجة مئوية ولها استقرار جيد.يمكن أن يعزز بشكل فعال التئام الجروح وتكوين الظهارة وإصلاح الأنسجة ، ومن المتوقع أن يتم استخدامه كبديل للجلد في علاج إصابات الجلد ذات السماكة الكاملة..تشو وي وآخرون.وجد أن الكولاجين على نطاق السمك يمكن أن يعزز التئام الجروح في نماذج الفئران التي تعاني من نقص المناعة من خلال تعزيز التعبير عن PDGF و TGF-وعوامل أخرى ، وتوجيه تجميع وتفعيل الضامة.أكد عدد كبير من الدراسات أن كولاجين الأسماك غير مهيج وغير حساس وقليل المناعة.يمكن أن يوقف النزيف بسرعة ويعزز إصلاح الجروح عند استخدامه في العناية بالجروح.لا يؤدي التعديل عن طريق التطعيم أو الاشتقاق إلى تحسين استقرار مواد كولاجين الأسماك فحسب ، بل يمنحها أيضًا المزيد من الأنشطة البيولوجية ، مثل الخصائص المضادة للبكتيريا.بالإضافة إلى ذلك ، كمنتج تحلل ، يمكن أن يلعب بولي ببتيد كولاجين السمك أيضًا دورًا مضادًا للالتهابات من خلال تنظيم التعبير عن العوامل الالتهابية ، مما يوفر أساسًا لاستخدام كولاجين الأسماك في إصلاح الجروح المقاومة للحرارة.

2. مواد إصلاح الأنسجة

بالإضافة إلى استخدامه كمواد بديلة للجلد ، يمكن أيضًا استخدام كولاجين الأسماك في الطب التجديدي كمجموعة متنوعة من مواد إصلاح الأنسجة.في جراحة العظام ، Mredha et al.هيدروجيل محضر مع كولاجين مستخرج من مثانة السباحة من أفضل سمك الحفش.يمكن أن يرتبط الهيدروجيل ارتباطًا وثيقًا بالعظام ، وله قوة عالية وأداء جيد للحمل ، ومن المتوقع استخدامه كجيل جديد من ترقيع العظام للغضاريف الاصطناعية.وإصلاح عيوب العظام.في طب الأسنان ، Zhou et al.درس تأثير كولاجين الأسماك / الزجاج النشط بيولوجيًا / الشيتوزان الهجين من الأغشية الليفية الهجينة على آفات تشقق جذر الكلاب ، ووجد أنه يمكن أن يعزز تكون العظم ويحث على تجديد الأنسجة اللثوية ، والذي من المتوقع أن يكون بمثابة نسيج إرشادي. يستخدم سريريا.

3. بدائل الأنسجة

يمكن أيضًا استخدام كولاجين الأسماك في هندسة الأنسجة كمجموعة متنوعة من بدائل الأنسجة.وجد Li وزملاؤه من خلال التجارب في المختبر أن سقالة كولاجين الأسماك الجديدة لها توافق حيوي جيد لنشاط وتكاثر الأرومات الليفية الجنينية للفأر.من خلال التجارب في الجسم الحي ، وجد أن السقالة يمكن أن تمنع التصاق أنسجة المخ ، وتقلل الالتهاب ، وتعزز تكوين الخلايا الليفية ، ومن المتوقع أن يتم استخدام نمو الخلايا ، وتجديد الأنسجة المعزز والشفاء ، في مجال هندسة الأنسجة مثل الجافية (العمود الفقري) بديل الغشاء.وجد أن مصفوفة الكولاجين المشتقة من قشور الأسماك يمكن استخدامها كبديل لأنسجة القرنية البشرية.نفاذية الضوء وخصائص التشتت هي في الأساس نفس خصائص القرنية البشرية.ليس له سمية خلوية ولا مناعة.لديه توافق حيوي جيد مع القرنية ويمكن أن يفي بالمعايير الأساسية لاستخدامه كسقالة لإعادة بناء القرنية.

4. مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد

3D bioprinting هي تقنية إعداد سقالة المواد الحيوية سريعة التطور.حاليًا ، البروتينات الهيكلية الرئيسية المستخدمة هي الكولاجين والفيبرين وحرير الفيبروين.من بينها ، على الرغم من أن الكولاجين يتمتع باستقرار ميكانيكي منخفض ، إلا أن طباعته داخل مواد أخرى أو إجراء ربط متقاطع يمكن أن يحل هذه المشكلة.في الوقت نفسه ، يتمتع الكولاجين بخصائص ترقق القص ، ولهلامه خصائص تعتمد على درجة الحرارة وتعتمد على الأس الهيدروجيني ، وهي مفيدة للاستخدام في تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد.بالمقارنة مع الكولاجين المشتق من الثدييات الأرضية ، فإن كولاجين الأسماك له هيكل وخصائص متشابهة ، ولكنه أكثر أمانًا ، ويمكن معالجته من كمية كبيرة من مخلفات الأسماك ، والتي تعد مصدرًا وفيرًا.لذلك ، يتمتع كولاجين الأسماك بإمكانيات كبيرة كمواد طباعة ثلاثية الأبعاد.

5. مواد الإفراج عن المخدرات

في السنوات الأخيرة ، تم أيضًا استخدام كولاجين الأسماك بشكل تدريجي في مجال المواد ذات الإطلاق المستمر للأدوية.الإطار الذي صممه Cao et al.يمكن ضبط معدل الإطلاق البطيء عن طريق التحكم في نسبة كولاجين الأسماك والشيتوزان وكبريتات شوندروتن وحجم الكرات المجهرية ، مع الحفاظ على السلامة والنشاط البيولوجي ، والذي من المتوقع أن يتم تطبيقه على هندسة أنسجة الجلد.باستخدام الكولاجين الطبيعي المشتق من الأسماك كمواد مصفوفة ورودامين ب كعقار مستهدف تحميل محاكى ، ناقش Zhang Ming وآخرون الاختلافات في معدل التحميل وتأثير الإطلاق البطيء لمواد الإطلاق المستدام المحضرة بطرق مختلفة ، ووجدوا أن يمكن أن يؤدي زيادة تركيز الكولاجين في المادة إلى زيادة التحميل بشكل كبير.معدل وتأثير الإطلاق المستمر.

مزايا مسحوق بروتين كولاجين السمك كمادة طبية حيوية جديدة

1. سلامة بيولوجية جيدة

يتشابه كولاجين الأسماك في التركيب والوظيفة مع الكولاجين المشتق من الثدييات الأرضية ، ولكنه يتمتع بمناعة أقل ، وأمان أفضل ، وخطر أقل لانتقال الفيروسات الحيوانية المنشأ ، وسلامة أعلى في الاستخدام السريري.أظهرت دراسات التوافق الحيوي في الجسم الحي وفي المختبر أن اختبار العقم لمستخلص جل كولاجين السمك كان سالبًا وأن السمية الخلوية والتوعية والانحراف الكروموسومي والتفاعل داخل الأدمة والسمية الجهازية الحادة وتفاعل البيروجين وتفاعل انحلال الدم كانت كلها سلبية.سلبي ، فهو مادة طبية حيوية واعدة.

2. يمكن التحايل على الحواجز الدينية في مناطق ومجموعات خاصة

بسبب المعتقدات الدينية وقضايا أخرى ، لا يمكن استخدام منتجات الكولاجين الطبية المشتقة من الخنازير سريريًا في البلدان والمناطق الإسلامية ، في حين أن كولاجين الأسماك ليس له حواجز دينية ويمكن أن يفيد مجموعات المرضى في المناطق والبلدان ذات الصلة بشكل أكثر سلاسة.

3. مصادر وفيرة

بلدنا بلد كبير من المنتجات المائية ، وينتج كمية كبيرة من المنتجات الثانوية لمعالجة الأسماك (حوالي 40٪ منها جلود أسماك) كل عام ، ولكن هذه المنتجات الثانوية غالبًا ما تعتبر نفايات ومهملة ، وقيمتها المحتملة هي تم تجاهله بشكل خطير ، وقد يتسبب أيضًا في تلوث البيئة.التلوث وما إلى ذلك. إن تطبيق وتطوير كولاجين الأسماك في المجال الطبي لا يوفر فقط مصدرًا اقتصاديًا وأكثر أمانًا لمواد الكولاجين الجديدة ، ولكنه أيضًا يزيد بشكل كبير من القيمة المضافة لجلد الأسماك ، وهو منتج ثانوي لمعالجة المنتجات المائية ، ويقلل الضغط على حماية البيئة ، والذي يتماشى مع الهدف الوطني لبناء توجه استراتيجي للطاقة البحرية.