一种三螺旋胶原蛋白及其制备方法和用途与流程

本发明属于医疗、化妆品原料，具体涉及一种三螺旋胶原蛋白及其制备方法和用途。

背景技术：

1、胶原蛋白作为人体内最为丰富的功能性蛋白质，以其独特的三螺旋结构编织成坚固的网状构造，在生理机能中占据举足轻重的地位。这种蛋白广泛分布于皮肤、骨骼及韧带等多种组织之中，对于保障各类组织和器官结构的稳固和功能的正常运作至关重要。随着科技的日新月异，人工合成的胶原蛋白已被广泛融入化妆品配方、医疗整形手术以及医用材料的研发与应用，极大地拓宽了其在各个健康与美容领域的使用范围。

2、在美容护肤产业中，胶原蛋白凭借其对肌肤健康的关键作用而被广泛采纳于各式护肤品与彩妆产品之中，以期强化肌肤锁水保湿、增强弹性与光泽等核心属性。不少高品质的护肤产品如面霜、面膜、精华及洁面乳等，皆已将胶原蛋白纳入配方，用以供给肌肤所需的养分，优化细胞生存条件，激发肌肤新陈代谢活动，进而达到抵御衰老、深度滋养肌肤的目的。目前市场上众多胶原蛋白护肤品牌纷纷推出高浓度提炼、小分子化处理的胶原蛋白原料，确保其能更高效地渗透肌肤。与此同时，在医疗整形和医用材料产业，胶原蛋白同样展现出了广阔的应用空间。在面部轮廓塑形、抗衰逆龄治疗、皮肤修复再造等领域，胶原蛋白作为首要的生物填充材质，发挥了无可替代的作用。不仅如此，针对皮肤遭受烧烫伤、创伤等情况，胶原蛋白亦能有效参与到临床治疗中，改善受损肌肤的状态。而在组织工程科技中，胶原蛋白因其生物可降解性而被用来制作各种组织工程支架，这些支架为细胞增殖和组织再生提供了理想的支撑环境。另外，胶原蛋白凭借出色的生物兼容性和生物降解性，也被应用于医用缝合线、皮肤移植等相关医疗器械的研发生产中。再者，胶原蛋白在仿生学及再生医学中也取得了显著成就，如在骨组织工程领域，其可作为支架材料助力骨质疏松症和骨缺损等疾病的治疗，甚至拓展到人工血管和柔韧性植入材料的研发，预示着胶原蛋白在未来生物医学材料及组织再生科学中拥有无限潜能和广泛的应用前景。

3、当前，人工合成胶原蛋白主要涵盖了两大来源类别：一类源自动物组织，如牛、猪、鸡和鱼类，通过特定萃取工艺获取的动物源性胶原蛋白；另一类则运用现代生物技术手段，如生物发酵、纯化和基因工程技术制备而成的重组胶原蛋白。然而，这两种人工胶原蛋白的制备与应用中均面临着技术挑战。首先，从动物组织中提取胶原蛋白的做法不可避免地伴随着潜在的免疫风险，例如有可能携带疯牛病等动物源性传染性疾病，这对人体健康构成了威胁。其次，动物源胶原蛋白与人体胶原蛋白在氨基酸序列上有一定差异，这可能导致其生物活性、稳定性和安全性不尽如人意，无法完美模拟人体内胶原蛋白的功能表现。另一方面，尽管重组胶原蛋白在理论上能确保更接近人类胶原蛋白的氨基酸排列顺序，但由于其生产流程复杂、成本较高，且在实际生产过程中可能无法确保每个批次都能形成完整的三螺旋结构，从而影响其生物活性的有效性。因此，重组胶原蛋白的生物活性性能也需要进一步验证和完善。

4、而化学合成制备的类胶原蛋白目前还未有重大突破。首先，虽然模仿人胶原蛋白氨基酸序列的多肽合成已经可以理论实现，然而如何正确地折叠这些蛋白质分子，使其形成具有活性的三螺旋结构，是一个关键技术难点。另外，如何制备出具有优异热稳定性三螺旋结构的胶原蛋白也是目前面临的重大挑战之一。

5、现有技术中，对于类胶原蛋白的多肽分子可采用多肽合成仪进行合成。多肽合成仪是一种专门设计用于在体外合成多肽链的自动化实验室设备。它基于固相多肽合成（solid phase peptide synthesis, spps）技术，通过精确控制反应条件和步骤，能够高效地构建从几个氨基酸到数百个氨基酸组成的多肽链。然而，实验研究表明，利用多肽合成仪制备得到的多肽分子难以形成三重螺旋结构，且即使形成了三重螺旋结构，其也存在热稳定性不足的问题。而胶原蛋白用于制成化妆品或医疗器械时，会存在一定的耐受环境温度或进行高温消毒的需求。不稳定的三重螺旋结构难以在较高温度下维持，这对于上述多肽在化妆品或医疗器械中的应用造成了一定的困难。

6、因此，开发一种具有更好的热稳定性的胶原蛋白替代品是本领域亟需解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的问题，本发明提供一种三螺旋胶原蛋白及其制备方法和用途。

2、一种三螺旋胶原蛋白，其结构式如式i所示：

3、式i：h2n-(о-ｇ-ｐ)n-cooh；

4、其中，о-ｇ-ｐ是由三种不同氨基酸残基构成的肽链；ｇ为甘氨酸残基，ｐ为脯氨酸残基，о为羟脯氨酸残基；所述三螺旋胶原蛋白的重均分子量分布为3.0×103~8.0×104。

5、优选的，所述三螺旋胶原蛋白是采用结构式为h2n-о-ｇ-ｐ-cooh的三肽作为原料，通过液相反应进行缩合后得到的。

6、本发明还提供上述三螺旋胶原蛋白的制备方法，包括如下步骤：

7、步骤1，将结构式为h2n-о-ｇ-ｐ-cooh的三肽和缩合助剂以磷酸盐缓冲液作为溶剂，配制成三肽溶液；将脱水缩合剂以磷酸盐缓冲液作为溶剂，配制成脱水缩合剂溶液；

8、其中，所述磷酸盐缓冲液采用如下重量份的原料进行配制：

9、氯化钾0.18~0.22份、

10、磷酸二氢钠 1.0~1.2份、

11、磷酸二氢钾 0.18~0.22份、

12、水995~1005份；

13、所述三肽溶液采用如下配比的原料进行配制：

14、磷酸盐缓冲液495~505体积份、

15、三肽49.5~50.5重量份、

16、缩合助剂4.9~5.1重量份；

17、所述脱水缩合剂溶液采用如下配比的原料进行配制：

18、磷酸盐缓冲液495~505体积份、

19、脱水缩合剂156~160重量份；

20、步骤2，将所述脱水缩合剂溶液添加至所述三肽溶液中，进行缩聚反应；所述缩聚反应中三肽、缩合助剂和脱水缩合剂的投料重量比为49.5~50.5:4.9~5.1:156~160；所述缩聚反应的温度为小于等于20℃，所述缩聚反应的时间为20~26小时；

21、步骤3，分离纯化，即得。

22、优选的，步骤1中，所述缩合助剂选自1-羟基苯并三唑或1-羟基-7-氮杂苯并三氮唑中的至少一种；

23、所述脱水缩合剂选自1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-戊二酰亚胺或1,3-二环己基碳二亚胺中的至少一种；

24、所述磷酸盐缓冲液采用如下重量份的原料进行配制：

25、氯化钾0.2份、

26、磷酸二氢钠 1.15份、

27、磷酸二氢钾 0.2份、

28、水 1000份；

29、所述三肽溶液采用如下配比的原料进行配制：

30、磷酸盐缓冲液 500体积份、

31、三肽 50重量份、

32、缩合助剂 5重量份；

33、所述脱水缩合剂溶液采用如下配比的原料进行配制：

34、磷酸盐缓冲液 500体积份、

35、脱水缩合剂 158重量份。

36、优选的，步骤2中，所述脱水缩合剂溶液和三肽溶液中，三肽、缩合助剂和脱水缩合剂的投料重量比为50:5:158；

37、所述缩聚反应的时间为24小时。

38、优选的，步骤3中，所述分离纯化的具体步骤为：用均质机循环研磨，通过50000分子量截留膜过滤，得到含有所述三螺旋胶原蛋白的溶液。

39、本发明还提供上述三螺旋胶原蛋白在制备化妆品、药物、美容整形材料或医疗器械中的用途。

40、优选的，所述化妆品为功能性护肤品；

41、所述医疗器械为用于皮肤、骨骼、韧带的填充材料或工程支架。

42、优选的，所述功能性护肤品为面膜、精华液或洗面奶。

43、本发明还提供一种化妆品，它是以上述三螺旋胶原蛋白作为活性成分，加入辅料后制成的。

44、优选的，所述三螺旋胶原蛋白的浓度为0.0005 wt%-0.1wt %。

45、本发明提供的“三螺旋胶原蛋白”是指具有三肽重复单元和三重螺旋结构的蛋白质，它是以三肽重复单元作为重复结构的具有不同聚合度的蛋白质的混合物。所述“三重螺旋结构”是天然胶原蛋白所具有的基本结构，为三股多肽链相互缠绕形成的三螺旋结构，检测蛋白质或聚合物是否具有类似于天然胶原蛋白的三重螺旋结构的方法是利用圆二色光谱检测聚合物在220-230nm是否具有正峰。所述“体积份”和“重量份”的比例关系按照如下方式确定：

46、1体积份:1重量份=1ml:1g。

47、本发明提供了一种新的具有热稳定性的胶原蛋白聚合物，它是一种液相合成的多肽链，该多肽链以三个氨基酸为一个单元进行缩聚而得到。现有胶原蛋白产品在超过40℃的温度下会凝胶化，无法保持三重螺旋结构。在化妆品中（除冷藏使用的化妆品外），不能用作原料。此外，如果用作医疗器械，也无法进行加热灭菌（60℃以上）或消毒（高压灭菌锅）。本发明提供的胶原聚合物（多肽链）能够在常温和高温（40-60℃）的条件下保持三重螺旋结构，热稳定性优于现有的同类合成胶原产品，使得其能够更好的在化妆品或医疗器械中的应用。此外，本发明提供的胶原蛋白聚合物具有胶原蛋白聚合物能够促进成纤维细胞的aqp3表达提升，具有保湿功效。此外，本发明的胶原蛋白聚合物还具有抗氧化、修复受损发质、生发等作用。

48、因此，本发明的胶原蛋白聚合物具有很好的应用前景。

49、显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

50、以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。