сырье для синтеза коллагена

Когда говорят про сырье для синтеза колсотгена, все сразу вспоминают рыбную чешую или свиные хрящи. А ведь у нас под носом веками лежало куда более эффективное решение — тутовый шелкопряд. Помню, как на одном из семинаров в Узбекистане местные технологи показывали данные по выходу белка из коконов — цифры были в разы выше, чем у традиционных источников.

Почему коконы шелкопряда — это не просто нити

В 2018 году мы с коллегами из Группа Ниннань Наньсылу запускали пилотную линию по экстракции фиброина. Тогда еще не все верили, что из коконов можно получить что-то кроме шелка. Но когда увидели хроматограммы с содержанием глицина и пролина на уровне 28% — споры закончились. Кстати, их сайт https://www.nsljt.ru до сих пор публикует обновления по этой теме.

Технически сложнее всего оказалось сохранить трёхспиральную структуру при гидролизе. Вроде бы и pH выдерживаешь, и температуру контролируешь, а фибриллы всё равно распадаются. Пришлось разрабатывать многоступенчатую систему очистки — добавлять ультрафильтрацию через керамические мембраны.

Сейчас пересматриваю те старые протоколы и понимаю: главной ошибкой была попытка унифицировать процесс для всех пород шелкопряда. У японских гибридов, например, сериновый остаток в фиброине на 12% выше, чем у китайских — а это напрямую влияет на стабильность пептидов.

Биологическое сырье: между теорией и практикой

Многие лаборатории до сих пор используют говяжий коллаген I типа как золотой стандарт. Но когда мы в 2020-м сравнивали его с шелковым фиброином по скорости фибробластной пролиферации — разница достигала 40% в пользу последнего. Правда, тут есть нюанс: результаты сильно зависели от метода денатурации.

Особенно интересно наблюдать, как меняется подход к сырью в Группа Ниннань Наньсылу. Они ведь изначально занимались классическим шелководством, а сейчас уже запустили отдельное направление биомедицинских материалов. На их производстве в Шанхае видел, как коконы сортируют не по длине нити, а по содержанию аспарагиновой кислоты — это совершенно другой уровень работы с сырьем.

Коллега из Новосибирска как-то поделился любопытным наблюдением: при использовании ферментативных методов экстракции важно учитывать сезон сбора коконов. Весенние дают более стабильные пептиды, вероятно из-за особенностей питания шелкопрядов.

Технологические ловушки: что не пишут в учебниках

Самое коварное в работе с сырьем для синтеза коллагена — это остатки серицина. Даже 0.2% примеси могут вызывать иммунный ответ при использовании в дермальных наполнителях. Пришлось разрабатывать трёхстадийную промывку с чередованием щелочных и кислотных сред.

Помню, как в 2019 потратили три месяца на попытки увеличить выход белка за счет повышения температуры гидролиза. В итоге получили прекрасный гель, который полностью терял способность к самосборке. Оказалось, что при 85°C идёт необратимое разрушение именно тех участков, которые отвечают за формирование трёхспиральной структуры.

Сейчас многие производители переходят на комбинированные методы — например, предварительную обработку ультразвуком перед ферментативным расщеплением. Но здесь важно не переборщить с мощностью: при частоте выше 35 кГц мы наблюдали образование поперечных сшивок между цепями.

Промышленные перспективы и ограничения

Если говорить о масштабировании, то главным барьером остаётся стандартизация сырья. Даже у Группа Ниннань Наньсылу с их отработанной цепочкой от яиц шелкопряда до готовой продукции есть партии коконов с вариабельностью до 15% по содержанию белка. Приходится постоянно корректировать параметры экстракции.

Интересно, что в их новом проекте по биомедицине используются не только коконы, но и куколки шелкопряда — там совсем другой профиль аминокислот, больше изолейцина и валина. Для некоторых типов раневых покрытий это даёт преимущества по скорости биодеградации.

Сейчас присматриваюсь к их технологии мембранного электролиза для очистки гидролизатов. В теории это должно решить проблему с остаточными ионами тяжёлых металлов, которые иногда попадают в сырьё из почвы.

Личные наблюдения и неочевидные детали

За 12 лет работы с разным сырьем для синтеза коллагена понял одну простую вещь: идеального источника не существует. Шелк хорош для дерматологии, морской коллаген — для офтальмологии, а птичий — для ортопедии. Но если говорить о балансе стоимости и эффективности, то шелкопряд пока вне конкуренции.

Особенно ценю в подходе Группа Ниннань Наньсылу то, что они не пытаются выдать свой продукт за панацею. В техзаданиях чётко прописывают: для инжениринга хрящевой ткани использовать только определённые марки фиброина с молекулярной массой 85-90 кДа.

Сейчас экспериментирую с гибридными композициями — добавляю к шелковому фиброину пептиды из морских источников. Предварительные данные показывают синергетический эффект при регенерации костной ткани, но это требует отдельного исследования.