Благодаря быстрому развитию биомедицинских технологий коллаген – природный биополимер, стал важнейшим материалом в биотехнологической промышленности. В этой статье рассматриваются молекулярная структура, физические и химические свойства коллагена и его применение. В ней также рассказывается о стратегиях устранения вирусных угроз в процессе очистки коллагена с помощью решений Cobetter.
1. Натуральный коллаген
Коллаген – это спиралевидный белок, состоящий из трех переплетенных полипептидных цепей. Эта структура не только придаёт коже эластичность и блеск, но и служит важным компонентом для поддержания структуры и функций различных органов человеческого тела. Благодаря своим стабильным физическим и химическим свойствам и превосходной биосовместимости коллаген широко используется в производстве искусственной кожи и сосудистых стентов в биомедицинских целях. Кроме того, его низкая иммуногенность и биоразлагаемость делают его идеальным носителем для систем доставки лекарств.
2. Рекомбинантный коллаген (rCol)
С развитием технологий генной инженерии рекомбинантный коллаген (rCol) стал предпочтительным методом получения коллагена. Гены коллагена, как правило, вводятся в клетки-хозяева путем создания векторов экспрессии с последующим использованием системы клеточной экспрессии для получения большого количества рекомбинантного коллагена. Этот подход не только обеспечивает крупномасштабное промышленное производство, но и снижает иммуногенность. Процесс очистки имеет решающее значение при производстве. Чтобы получить коллаген высокой степени очистки с минимальным риском заражения вирусами, необходимо провести ряд этапов очистки для отделения коллагена от питательной среды. Эти этапы включают фильтрацию, хроматографию, диализ и т. д.
3. Стратегия фильтрации вирусов
Обеспечение безопасности и эффективное удаление потенциальных вирусных загрязнений в процессе производства коллагеновых продуктов, используемых в медицине, имеет решающее значение. Вот несколько распространенных стратегий удаления вирусов:
1. Инактивация вируса. Инактивировать вирусы можно с помощью термической обработки, ультрафиолетового облучения, обработки химическими реагентами и т.д. Эти методы просты, но они могут оказывать определенное влияние на активность коллагена.
2. Хроматография. Разделение вирусов достигается на основе различий в свойствах адсорбции и элюирования вирусов и коллагена в среде для хроматографии. Этот метод предъявляет высокие требования к оборудованию и эксплуатации, но позволяет добиться более высокого уровня удаления вирусов.
3. Нанофильтрация. Используйте нанофильтры для удаления вирусных частиц. Этот метод оказывает минимальное влияние на активность коллагена и обеспечивает достаточную и надежную очистку от вирусов. Выбор стратегии удаления вирусов зависит от конкретного применения коллагенового продукта и требований к его очистке. Для коллагеновых продуктов, которые должны поддерживать высокую активность, предпочтительнее нанофильтрация или хроматография. Для продуктов с низкой активностью можно использовать методы инактивации вирусов.
4. Исследования фильтрации вирусов. В качестве примера используется инъецируемый рекомбинантный коллаген человека, в качестве системы экспрессии обычно используются клетки CHO. Фильтрация для удаления вирусов проводится после нескольких этапов очистки.
Пример 1: Фрагмент рекомбинантного коллагена
Комбинация фильтров: PNY + VF Plus X
Информация о белке: молекулярная масса <200 кДа, 0,1~0,5 г/л
Постоянное давление: 30 фунтов на квадратный дюйм

Результат: скорость фильтрации составила около 350 л/м² за 75 минут, при этом ослабление потока контролировалось в пределах 50%. Выход белка соответствовал требованиям.
Пример 2: рекомбинантный коллаген человека
Комбинация фильтров: PNY + RC H
Информация о белке: молекулярная масса 300 кДа, 0,5 г/л
Постоянное давление: 30 фунтов на квадратный дюйм

Результат: скорость фильтрации составила около 200 л/м² за 225 минут, при этом ослабление потока контролировалось в пределах 60%. Выход белка соответствовал требованиям.
Резюме: для коллагена с низкой концентрацией и молекулярной массой менее 200 кДа рекомендуются нейлоновые префильтры серии PNY в сочетании с фильтром для удаления вирусов Viruclear™ VF Plus X. Для коллагена с молекулярной массой более 200 кДа и высокой концентрацией рекомендуется использовать мембранный фильтр Viruclear™ RC H для удаления вирусов. Будучи жизненно важным биоматериалом, коллаген широко применяется в медицине и фармацевтике. Благодаря сочетанию передовых производственных технологий с тщательными процессами очистки производители могут обеспечить чистоту и безопасность коллагеновых продуктов. Компания Cobetter предлагает широкий спектр решений для фильтрации вирусов, которые помогают в разработке и производстве коллагеновых продуктов.