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研究生: 陳詩燕
Chen, Shih-Yan
論文名稱: 以幾丁聚醣,核醣,梔子素交聯台灣鯛膠原蛋白膜之特性研究
Characterization of Taiwan Tilapia collagen film cross-linked with Chitosan , Ribose ,and/or Genipin
指導教授: 黃福永
Huang, Fu-Yong
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 93
中文關鍵詞: 膠原蛋白梔子素幾丁聚醣核醣交聯
外文關鍵詞: collagen, genipin, chitosan, ribose, cross-link
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  • 本論文研究主要目的是探討以梔子素(Genipin)、幾丁聚醣(Chitosan)或核醣(Ribose)交聯處理台灣鯛魚鱗膠原蛋白之物理性質與人類腎臟近端小管上皮細胞株(HK-2)生長之探討。在物理性質方面,我們利用掃瞄式電子顯微鏡(SEM)、膨潤度(Swelling ratio)、交聯指數(Ninhydrin assay)、熱變性溫度(Td)進行測試分析。同時也利用人類腎臟近端小管上皮細胞株(HK-2)在膜上進行細胞活性測試。
    由結果我們可以發現,利用梔子素(Genipin)、幾丁聚醣(Chitosan)或核醣(Ribose)交聯後的膠原蛋白膜具有好的物理性質以及細胞生長活性。以1%(w/v) chitosan/ 0.10%(w/v)genipin/ 0.06%(w/v)ribose為交聯條件時,有最好的交聯指數(81.71%);同樣的交聯比例在DSC分析中,也得到高達111.29 ℃的熱變性溫度。然而在HK-2細胞生長率測試實驗中,我們發現梔子素(Genipin)和核醣(Ribose)可以提升細胞生長率,並且發現以1%(w/v) chitosan/ 0.10%(w/v) genipin/ 0.06%(w/v) ribose來交聯膠原蛋白,其細胞生長率比未加入交聯劑的膠原蛋白高出7.8倍。因此,由實驗結果中可得到由台灣鯛膠原蛋白製備成生物材料薄膜最好的組成條件。

    This study is to explore the feasibility of preparing the biomaterial from the Taiwan Tilapia scale collagen by cross-linked with genipin, chitosan, and/or ribose. The physical properties measured by scanning electron microscopy (SEM), cross-linked index (Ninhydrin assay), degree of swelling (Swelling ratio), thermal denaturation temperature (Td) were measure. The human kidney proximal tubular epithelial cell line (HK-2) were cultivated on the film to measure the cell growth activity.
    It was found that the film prepared by cross-linked with genipin, chitosan, and ribose show better physical properties and cell growth activity. When 1%(w/v) chitosan/ 0.10%(w/v)genipin/ 0.06%(w/v)ribose cross-linked with collagen showed the best cross-link index, 81.71%. And the film prepared with this ratio also showed the highest thermal denaturation temperature, 111.29 ℃. The HK-2 cell growth rate tests showed that ribose and genipin were capable of increasing the growth rate and found when film prepared by cross-linking 1%(w/v) chitosan/ 0.10%(w/v)genipin/ 0.06%(w/v)ribose, the cell growth rate was 7.8 folds higher compared to the collagen alone. Therefore, we have shown the best composition for the Taiwan Tilapia scale collagen to prepare the biomaterial film

    目錄 中文摘要 I ABSTRACT II 致謝…. III 目錄…. IV 圖目錄 VII 第一章 序論 1 1. 1、前言 1 1. 2、研究動機與目的 2 1.3、膠原蛋白簡介 3 1. 3. 1、膠原蛋白分子特性與結構 3 1.3.2、膠原蛋白之命名法則 4 1.3.3、膠原蛋白之種類 5 1. 3. 4、膠原蛋白的變性溫度 6 1. 3. 5、膠原蛋白的交聯 8 1. 3. 6、膠原蛋白的特點和生醫上的應用 10 1. 3. 7、高科技材料在醫用敷料中的應用 11 1.4、魚類膠原蛋白相關之研究 12 1. 5、交聯劑簡介 14 1. 5. 1、幾丁聚醣(Chitosan)的簡介與來源 14 1. 5. 2、天然交聯劑─梔子素(Genipin)的簡介與來源 17 1. 5. 3、核糖(Ribose)的簡介 18 第二章 藥品、設備與實驗方法 19 2. 1、實驗材料 19 2. 1. 1、藥品 19 2. 1. 2、儀器設備 20 2. 2、台灣鯛魚鱗膠原蛋白之前處理 21 2. 3、台灣鯛魚鱗膠原蛋白的萃取 21 2. 4、膠原蛋白膜的製備: 22 2. 4. 1、交聯基材的選擇 22 2. 4. 2、交聯劑濃度選擇 22 2. 5、膠原蛋白複合基材製備 23 2. 5. 1、以Genipin為交聯劑 23 2. 5. 2、以Chitosan為交聯劑 24 2. 5. 3、以Ribose為交聯劑 24 2. 5. 4、以Chitosan / Genipin為交聯劑 24 2. 5. 5、以Chitosan / Genipin / Ribose為交聯劑 26 2. 6、交聯機制探討 26 2. 7、交聯後膠原蛋白膜性質測試分析方法 30 2. 7. 1、膨潤度(swelling ratio)測試 30 2. 7. 2、交聯指數測定─Ninhydrin assay 自由胺基的測量 30 2. 7. 3、傅立葉轉換紅外線光譜分析(FT-IR Analysis) 32 2. 7. 4、熱穩定性(Td值)之測定方法: DSC Analysis 34 2. 7. 5、SEM表面形態分析 35 2. 8、檢測水解胺基酸組成份 36 第三章 結果與討論 37 3. 1、傅立葉轉換紅外線光譜分析( FT─IR Analysis) 37 3. 2、Ninhydrin 交聯程度分析 45 3. 3、膨潤度(Swelling Ratio)測試 53 3. 4、膠原蛋白交聯後之熱變性溫度(Td值)分析 59 3. 6、掃描式電子顯微鏡(SEM)分析 69 第四章 細胞活性測試─MTT assay 78 4. 1、細胞培養(Cell culture) 78 4.1.1、冷凍細胞活化 78 4. 1. 2、細胞繼代培養(passage) 79 4. 1. 3、細胞處理(treatment) 80 4.2、細胞存活率─MTT比色分析 80 第五章 結論 88 參考文獻 89 圖目錄 圖1.1 膠原蛋白(collagen)的三股螺旋結構 3 圖1.2 膠原蛋白與Dialdehyde Starch(DAS)交聯反應的示意圖 9 圖1.3 幾丁質(chitin)經脫乙醯基反應形成幾丁聚醣(Chitosan)示意圖 14 圖1.4 幾丁聚醣的化學分子結構圖 15 圖1.5 Genipin化學分子結構圖 17 圖2.1 以不同濃度Genipin%(w/v)交聯台灣鯛膠原蛋白之膜外觀 23 圖2.2 以不同含量Chitosan / Genipin交聯台灣鯛膠原蛋白之膜外觀 25 圖2.3 Genipin與Collagen分子間和分子內交聯之示意圖 27 圖2.4 Genipin形成hemiaminal bonds去產生交聯反應示意圖 27 圖2.5 Ribose與Collagen可能的反應機制 29 圖2.6 Ninhydrin 與自由胺基的反應機制 31 圖2.7 (a)未修飾的Collagen(b)經交聯修飾後的Collagen之FT-IR 32 圖2.8 Genipin進行aldol condenseration反應示意圖 33 圖3.1 未交聯的台灣鯛膠原蛋白(Collagen)之FT-IR光譜 39 圖3.2 不同濃度Genipin %(w/v)交聯台灣鯛膠原蛋白之FT-IR光譜 40 圖3.4 不同含量的Chitosan / Ribose交聯台灣鯛膠原蛋白之FT-IR光譜 41 圖3.5 不同含量的Chitosan / 0.10%Genipin交聯台灣膠原蛋白之FT-IR光譜 42 圖3.6 Chitosan和Genipin反應示意圖 42 圖3.7 Chitosan/Genipin /Collagen三者之間反應示意圖 43 圖3.8 不同含量的Chitosan / 0.5%Genipin/ 0.06% Ribose交聯台灣鯛膠原蛋白之FT-IR光譜 44 圖3.9 不同濃度的Genipin%(w/v)交聯台灣鯛膠原蛋白之UV吸收 45 圖3.10 不同含量的Chitosan / Genipin交聯台灣鯛膠原蛋白之UV吸收 47 圖3.11 Genipin為cross-linking bridge 的推測圖 47 圖3.12 不同濃度的Chitosan和【0.05%Genipin/ 0.06% Ribose】交聯台灣鯛膠原蛋白之UV吸收 50 圖3.13 1% Chitosan / Ribose交聯台灣鯛膠原蛋白之UV吸收 51 圖3.14 以0.06% Ribose和不同含量的【Chitosan / Genipin】交聯台灣鯛膠原蛋白之UV吸收 52 圖3.15 不同濃度的Genipin交聯台灣鯛膠原蛋白之膨潤度分析 53 圖3.16 以不同濃度的Chitosan 或0.06% Ribose交聯台灣鯛膠原蛋白之膨潤度分析 54 圖3.17 不同含量的Chitosan / 0.06% Ribose交聯台灣鯛膠原蛋白之膨潤度的比較圖 55 圖3.18 以1% Chitosan/不同濃度的Ribose交聯台灣鯛膠原蛋白之膨潤度測試比較圖 55 圖3.19 不同含量的Chitosan / Genipin交聯台灣鯛膠原蛋白之膨潤度測試比較圖 56 圖3.20 以不同濃度Chitosan / 0.1%Genipin交聯台灣鯛膠原蛋白之膨潤度測試比較圖 57 圖3.21 不同含量的Chitosan / Genipin / Ribose交聯台灣鯛膠原蛋白之膨潤度比較圖 58 圖3.22 不同含量的Genipin%(w/v)處理前後台灣鯛膠原蛋白膜之DSC 61 圖3.23 經核糖(Ribose)或幾丁聚醣( Chitosan)處理前後台灣鯛膠原蛋白膜之DSC 63 圖3.24 不同含量的Genipin / 1% Chitosan和台灣鯛膠原蛋白交聯後之DSC比較圖 65 圖3.25 不同含量的 Chitosan / 0.1% genipin和台灣鯛膠原蛋白交聯後之DSC比較圖 67 圖3.26 不同含量的Chitosan / Genipin / Ribose和台灣鯛膠原蛋白交聯後之DSC比較 68 圖3.27 未交聯之台灣鯛膠原蛋白(Collagen)膜的SEM圖 71 圖3.28 Genipin交聯Collagen之SEM 圖 72 圖3.29 1% Chitosan / Genipin交聯Collagen之SEM 圖 73 圖3.30 2% Chitosan / Genipin交聯Collagen之SEM 圖 74 圖3.31 1% Chitosan / Ribose交聯Collagen之SEM 圖 75 圖3.32 1%Chitosan / Genipin / 0.06% Ribose交聯Collagen之SEM 圖 76 圖3.33 2%Chitosan / Genipin / 0.06% Ribose交聯Collagen之SEM 圖 77 圖4.1 不同交聯條件MTT與細胞作用結果(含膜) 82 圖4.2 不同交聯條件MTT與細胞作用結果(未含膜) 82 圖4.3 以Genipin%(w/v)交聯處理過的膠原蛋白膜進行細胞培養結果 84 圖4.4 以不同含量的Chitosan / Ribose交聯處理過的膠原蛋白膜進行細胞培養結果 85 圖4.5 Genipin%(w/v)交聯Collagen之HK-2表皮細胞的活性測試 86 圖4.6 不同含量的Chitosan / Genipin 交聯Collagen之HK-2表皮細胞的活性測試比較 86 圖4.7 不同含量的Chitosan / Ribose交聯Collagen之HK-2表皮細胞的活性測試比較 87 圖4.8 不同含量Chitosan / Genipin / Ribose交聯Collagen之HK-2表皮細胞的活性測試 87 表目錄 表1-1 膠原蛋白的分類 6 表1-2 各種生物的變性溫度 7 表2-1 不同含量的Chitosan / Genipin交聯條件分類 24 表2-2 不同含量的Chitosan / Genipin / Ribose交聯條件分類 26 表2-3 膠原蛋白之水解胺基酸組成份(Hydrolyzed Amino acid composition) 36 表3-1 不同濃度的Genipin %(w/v)交聯台灣鯛魚鱗膠原蛋白的交聯指數 46 表3-2 不同含量的Chitosan / Genipin交聯台灣鯛魚鱗膠原蛋白之交聯指數 47 表3-3 不同濃度的Chitosan和【0.05%Genipin / 0.06% Ribose】交聯台灣鯛魚鱗膠原蛋白的交聯指數 50 表3-4 以1% Chitosan / Ribose交聯台灣鯛魚鱗膠原蛋白的交聯指數 51 表3-5 以0.06% Ribose和不同含量的【Chitosan / Genipin】交聯台灣鯛魚鱗膠原蛋白的交聯指數 52 表3-6 不同含量的Genipin處理前後台灣鯛魚鱗膠原蛋白膜之熱變性溫度。 62 表3-7 經核糖(Ribose)或幾丁聚醣( Chitosan)處理前後台灣鯛魚鱗膠原蛋白膜的熱變性溫度 64 表3-8 不同含量的Genipin / 1% Chitosan和台灣鯛膠原蛋白交聯後之熱變性溫度 66 表3-9 不同含量的Genipin / 2% Chitosan和台灣鯛膠原蛋白交聯後之熱變性溫度 66 表3-10 不同含量的 Chitosan / 0.1% Genipin和台灣鯛膠原蛋白交聯後之熱變性溫度 67 表3-11不同含量的Chitosan / Genipin / Ribose交聯台灣鯛膠原蛋白之熱變性溫度 69

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    下載圖示 校內:2014-08-11公開
    校外:2014-08-11公開
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