9000-70-8 / 明膠的性質(zhì)

明膠是一種肽分子聚合物質(zhì)，是由膠原部分水解而得到的一類蛋白質(zhì)，與膠原具有同源性，但兩者由于制備工藝的差異，造成它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)和性能上存在較大差異。膠原具有棒狀三股螺旋結(jié)構(gòu)，其相對(duì)分子質(zhì)量大約為30萬(wàn)，分布窄，而明膠的相對(duì)分子質(zhì)量從幾千到十萬(wàn)，分布很寬。膠原在其水解制備明膠的過程中，三螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生分離和斷裂，形成由不同氨基酸組成的非均勻多肽混合物。明膠既具有酸性又具有堿性，是一種兩性物質(zhì)，其膠團(tuán)帶電，在電場(chǎng)作用下，它將向兩極中的某一級(jí)移動(dòng)。明膠分子中有大量的羥基，另外還有許多羧基和氨基，這使得明膠具有極強(qiáng)的親水性和反應(yīng)活性。明膠所表現(xiàn)出來的一些良好的理化性能，以及在成本上的優(yōu)勢(shì)，使其在醫(yī)藥工業(yè)、臨床醫(yī)學(xué)和臨床治療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

1.凝膠化

當(dāng)組成膠團(tuán)的各種蛋白質(zhì)鏈借助于側(cè)鏈互相締結(jié)時(shí)，將形成一個(gè)不溶性的固體點(diǎn)陣，這就是凝膠。明膠溶液可形成具有一定硬度、不能流動(dòng)的凝膠。當(dāng)明膠凝膠受到環(huán)境刺激時(shí)會(huì)隨之響應(yīng)，即當(dāng)溶液的組成、pH值、離子強(qiáng)度發(fā)生變化和溫度、光強(qiáng)度、電場(chǎng)等刺激信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，或受到特異的化學(xué)物質(zhì)刺激時(shí)，凝膠就會(huì)發(fā)生突變呈現(xiàn)出相轉(zhuǎn)變行為。這種響應(yīng)提示了凝膠的智能性的存在。根據(jù)明膠凝膠化所具有的智能性，可以利用明膠制作仿生智能材料。

2.表面活性

由氨基酸構(gòu)成的多肽鏈存在著親水區(qū)和疏水區(qū)，因而明膠和一些表面活性劑一樣具有適當(dāng)?shù)谋砻婊钚浴Ｑ芯勘砻?，明膠溶液的表面張力與其濃度、溫度、pH值等因素有關(guān)。在明膠溶液濃度為1%或1%以下、溫度為10~45℃，在溶液形成少于1小時(shí)的界面上進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)在pH=2~3之間其表面張力最大，而最小表面張力則出現(xiàn)在等電點(diǎn)處。研究還指出，表面張力在30℃以下隨溫度而直線下降，在30~40℃之間下降更為急劇，在40℃以上時(shí)隨著溫度的不斷增高而進(jìn)一步下降，其下降速率比純水的要大。凡出現(xiàn)老化的地方，表面的張力一般會(huì)隨時(shí)間而下降。

3.膠體與乳化性質(zhì)

明膠是一種有效的保護(hù)膠體，可以阻止晶體或離子的聚集，用以穩(wěn)定非均相懸浮液，在水包油的分散體藥劑中作為乳化劑。

4.生物性能

4.1生物相容性

生物相容性是生物材料能否應(yīng)用于臨床的關(guān)鍵因素之一。評(píng)價(jià)一種生物材料的生物學(xué)性能，主要看材料與機(jī)體的相互作用，包括材料反應(yīng)和宿主反應(yīng)。明膠是一種天然的高分子材料，其結(jié)構(gòu)與生物體組織結(jié)構(gòu)相似，因此具有良好的生物相容性。

4.2生物降解性

生物可降解高分子材料一般用于生物體內(nèi)，作為非永久性植入材料，它在發(fā)揮作用之后能被活體吸收或參與正常的代謝而被排出體外，同時(shí)其降解產(chǎn)物對(duì)生物體無(wú)毒。相應(yīng)于損傷部分的治愈情況，可降解材料必須具有相應(yīng)的降解速度。明膠作為一種天然的水溶性的生物可降解高分子材料，其優(yōu)點(diǎn)就是降解產(chǎn)物易被吸收而不產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。在應(yīng)用明膠的可降解性時(shí)，經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行化學(xué)修飾，調(diào)控其降解速度以適應(yīng)不同的需要。

5.黏度

黏度反映了微小的纖維狀肽鏈分子溶解并分散在水中時(shí)因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。對(duì)于稀溶液來說，由于體系中分子數(shù)極少，內(nèi)摩擦力幾乎為零，其所表現(xiàn)出的黏度反映了多肽鏈體系平均分子量的大小。因此，在固定溫度、pH等的條件下，稀溶液的黏度測(cè)定主要用于測(cè)定明膠體系的平均分子量。而在濃溶液的情況下，其黏度主要是由明膠分子之間的流體力學(xué)的相互作用所引起的。在明膠濃溶液的濃度范圍內(nèi)，影響?zhàn)ざ鹊闹饕兞渴菧囟?、pH值和所加的鹽類；此外，明膠的平均分子量和分子量分布也影響到明膠的黏度。明膠濃溶液的黏度在等電點(diǎn)(IEP)pH下處于最低值，而在鹽溶液加入時(shí)，所有pH值下的溶液黏度均相應(yīng)地降低。

6.等電性

在我們?nèi)粘５挠懻摵驼撌鲋谐３⒌入婞c(diǎn)(IEP)和等離子點(diǎn)(pI)的概念混用，這是因?yàn)橥粋€(gè)產(chǎn)品其等電點(diǎn)和等離子點(diǎn)在數(shù)值上差別不是太大，對(duì)明膠的應(yīng)用影響不大，但實(shí)際上這是兩種不同的概念。據(jù)徐文達(dá)稱：根據(jù)定義，等離子點(diǎn)是指一種大分子的膠體分子在不含其它的可電離分子的狀態(tài)下溶于水時(shí)的pH值，因此等離子點(diǎn)是與膠體大分子的濃度有關(guān)；而等電點(diǎn)是指膠體大分子溶解于一定組成的緩沖溶液中不發(fā)生電泳時(shí)此緩沖溶液的pH值，這表明等電點(diǎn)與緩沖溶液的離子強(qiáng)度有關(guān)。他還指出，用離子交換法實(shí)際上是去除掉明膠分子以外的其它離子，因此測(cè)出的結(jié)果是等離子點(diǎn)；而用等電聚焦法測(cè)得的結(jié)果則是等電點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，酸法豬皮明膠的等電點(diǎn)一般在pH7.5～9的范圍內(nèi)，而堿法明膠的等電點(diǎn)在pH4.8～5.0范圍內(nèi)。這兩種不同工藝制得的明膠相混合使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)不相容的現(xiàn)象，如乳劑分層、透明度降低、凝聚等等，因此在混膠時(shí)要注意膠的等電點(diǎn)及使用時(shí)的pH。