1.2.3.1 Ứng dụng trong công nghiệp
Nếu collagen bị thủy phân thì các chuỗi polypeptide sẽ tách nhau một phần hoặc hoàn toàn, hình thành nên Gelatin. Gelatin được ứng dụng trong thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm và nền công nghiệp phim ảnh. Các nhà sản xuất các chất bổ sung dựa trên nền là collagen cho chế độ ăn kiêng khẳng định rằng sản phẩm của họ có thể cải thiện chất lượng làn da, móng tay và sức khỏe xương khớp.
Theo tiếng Hy Lạp, collagen có nghĩa là “người sản xuất keo hồ”, nói đến quá trình nấu da và gân của ngựa cùng những loài động vật khác để thu được hồ. Keo dán collagen đã được người Ai Cập sử dụng cách đây 4000 năm và người Mỹ sử dụng nó cách đây khoảng 1500 năm.
Nó không những được dùng để giữ các dụng cụ trong gia đình mà còn rất hữu dụng trong việc sản xuất các loại nhạc cụ như violin hay guitar; những loại này thường được tháo ra để sửa chữa nên không thích hợp dùng các chất dính lâu bền, trong khi đó collagen khi đun nóng thì có thể được làm mềm một cách dễ dàng.
1.2.3.2 Ứng dụng trong y học
Collagen là một vật liệu có khả năng phân hủy sinh học, có tính tương thích sinh học cũng như khả năng cầm máu nên có thể được chế tạo thành những dạng khác nhau, là một loại vật liệu sinh học lý tưởng cho việc sản xuất các sản phẩm y học. Màng collagen được sử dụng cho hàng loạt những ứng dụng như làm chất bịt kín sinh học và cải thiện tính đáp ứng sinh học đối với những mô cấy. Collagen được sử dụng như một hệ thống phân hủy sinh học cho ra các loại thuốc bao gồm thuốc tránh thai, kháng sinh, insulin, hormone tăng trưởng, [5]… Collagen được sử dụng rộng rãi trong phẫu thuật thẩm mỹ, chữa lành vết thương cho các bệnh nhân bị phỏng, tái tạo xương và nhiều mục đích khác thuộc nha khoa, phẫu thuật, chỉnh hình. Collagen còn được dùng trong việc xây dựng cấu trúc da nhân tạo để chữa trị cho các vết bỏng nghiêm trọng. Đôi khi chúng được sử dụng kết hợp với silicone, glycosaminoglycan, nguyên bào sợi, các tác nhân tăng trưởng và các hợp chất khác. Collagen cũng được bán trên thị trường như một chất bổ sung, cải thiện tính linh hoạt của khớp. Ngoài ra, collagen còn là phần nền giúp tích tụ calcium trong xương. Nếu hàm lượng collagen giảm đáng kể, calcium không thể tích tụ làm cho xương giòn và dễ gãy, sụn dễ bị hao mòn tạo nên các cơn đau ở khớp gối và hông. Như vậy, để xương cứng cáp hơn, ngoài calcium cần bổ sung một lượng lớn collagen.
Collagen là một polymer tự nhiên, nó được dùng trong phẫu thuật tạo hình như bơm môi, căng da mặt,…
Mặc dù không thể hấp thụ qua da nhưng hiện nay collagen đang được dùng làm thành phần chính trong các sản phẩm mỹ phẩm.
Hình 1.17 – Collagen áp dụng trong việc điều trị vết bỏng
Collagen dạng sợi
Collagen ở dạng sợi được dùng trong việc làm lành các vết thương, vết rạch trong phẫu thuật. Sợi collagen có thể được xử lý để tạo cấu trúc sợi thẳng, dài dùng làm những sản phẩm y học cho gân và dây chằng. Những ống collagen (collagen tube) được sử dụng thay thế cho các cấu trúc như thực quản, dây thần kinh ngoại biên, niệu quản. Nó cũng được sử dụng trong việc nuôi cấy tế bào.
Màng mỏng collagen
Collagen dạng màng và lớp mỏng được sử dụng để giữ cố định các vật chất sinh học chẳng hạn như nhân tố XI 11 trong máu, dùng trong sự tái tạo các mô, nối kết lại võng mạc, làm màng thẩm tích máu, làm vật thay thế lớp màng cứng của não. Nó còn được dùng cho việc tái tạo dây thần kinh, khôi phục màng nhĩ, sụn và xương, kiểm soát sự chảy
máu cục bộ, khôi phục tổn thương của gan, là lớp màng chắn bảo vệ não, có tác dụng phục hồi các vết thương.
Những loại collagen có thể tiêm được
Dung dịch và huyền phù collagen được dùng dưới dạng có thể tiêm được làm thông sự tắc nghẽn động mạch, chữa gãy xương, tái tạo tủy sống, trị đái dầm, phục hồi chức năng trượt của gân.
Sự nuôi cấy tế bào trên collagen
Sự phát triển của tế bào với sự hỗ trợ của collagen trong sự nuôi cấy tế bào vừa được xem xét gần đây. Việc sử dụng chất nền collagen cho sự phát triển của tế bào da đã được công bố một cách rộng rãi. Những tế bào nuôi cấy trên collagen kích thích, làm vết thương mau lành. Những nghiên cứu rộng rãi về sự phát triển của các tế bào da tự sinh và khác loại trên nền collagen chứng minh tính khả thi để tạo ra nhiều chủng loại mô và các cơ quan trong quá trình nuôi cấy. Sử dụng nguồn nguyên liệu tế bào nuôi cấy thuộc nhiều chủng loại khác nhau có tác động to lớn đến việc điều trị cho các bệnh nhân có những tổn thương về mô hoặc các cơ quan.
1.2.3.3 Ứng dụng trong mỹ phẩm
Tác dụng chống lão hóa, ngăn ngừa và cải thiện nếp nhăn
Khoảng 70% cấu trúc của da là collagen, phân bố chủ yếu ở lớp hạ bì của da. Collagen tạo ra một hệ thống nâng đỡ, hỗ trợ các đặc tính cơ học của da như sức căng, độ đàn hồi, duy trì độ ẩm, làm cho da được mịn màng, tươi tắn và trẻ trung. Collagen giúp duy trì độ ẩm tối ưu cho tế bào. Ngoài ra, collagen còn đảm bảo sắc tố da, làm sáng màu da. Sự suy giảm về chất lượng, số lượng collagen sẽ dẫn đến da trở nên khô, mất độ căng, đàn hồi và thúc đẩy quá trình lão hóa của cơ thể. Chính vì vậy mà collagen đóng vai trò quan trọng giúp cải thiện cấu trúc da, kích thích quá trình tái tạo của làn da, phục hồi tế bào da bị tổn thương.
Khi cơ thể lão hóa, protein của tế bào kết dính với nhau hoặc thay đổi hình dáng làm cho chúng không còn đảm nhận được chức năng bình thường. Collagen bị mỏng đi và tính đàn hồi giảm đi rõ rệt. Hậu quả là các nếp nhăn da xuất hiện. Để hạn chế sự hình thành của nếp nhăn da, phương pháp chống lão hóa bảo vệ collagen và tăng cường tổng hợp collagen được xem là hữu hiệu.
Khi cơ thể bước qua tuổi 30, tốc độ tổng hợp collagen bị chậm lại, tốc độ phân hủy gia tăng. Trung bình mỗi năm, cấu trúc collagen bị mất đi khoảng 1,5% về khối lượng; vì thế càng lớn tuổi, làn da càng bị lão hóa nhanh. Trước độ tuổi 45, 1/3 trong số tổng lượng collagen của cơ thể có thể bị mất đi. Các nếp nhăn, nếp gấp xuất hiện ngày càng nhiều trên trán, quanh miệng và khóe mắt. Collagen mất đi cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự định hình các đường nét trên khuôn mặt, làn da bị chùng nhão, bị chảy, điều này đặc biệt thấy rõ khi phụ nữ bước qua tuổi 40. Ngoài ra, có rất nhiều nhân tố góp phần vào sự suy giảm của collagen. Các chất ô nhiễm có chứa độc tố toxin sẽ kích thích quá trình oxy hóa, tạo ra các gốc tự do. Các gốc tự do này phá hủy tế bào bằng cách lấy đi một electron của mỗi tế bào. Chúng còn là nguyên nhân gây ra các bệnh nghiêm trọng như ung thư. Hút thuốc, chế độ dinh dưỡng không cân bằng, thiếu các nguyên tố vi lượng, các loại thực phẩm đóng gói chứa nhiều chất hóa học có hại và không tập thể dục thường xuyên là một số nguyên nhân đẩy mạnh sự mất mát collagen.
Sự lão hóa tế bào được trì hoãn nhờ collagen và hyaluronic acid. Các chất này làm phẳng và lắp đầy các nếp nhăn của biểu bì, xúc tiến quá trình tái tạo tế bào da. Những nếp nhăn ở cổ và quanh vùng mắt sẽ giảm xuống nhờ vào sự cải thiện của biểu bì.
Collagen có hiệu quả cao trong quá trình hồi phục và tái tạo da
Điều trị collagen phục hồi: thường được sử dụng trong trường hợp da bị tổn thương hay trong giai đoạn tái tạo sau khi điều trị nám, mụn trứng cá, sẹo, rạn da và tiêu da thừa sau khi giảm béo. Sản phẩm Phials of Collagen and Elastin với các thành phần
chính là collagen, elastin và vitamin F, trong đó collagen được chiết xuất từ da heo giúp kích thích tế bào và sửa chữa các khiếm khuyết của mô nhờ đó phục hồi khả năng đàn hồi của da. Ngoài ra, sản phẩm còn có thể điều trị các vết rạn do tăng cân hay mang thai. Điều trị trẻ hóa bằng collagen 25% được sử dụng cho những phụ nữ từ 35 tuổi bắt đầu có dấu hiệu lão hóa với sự xuất hiện của các nếp nhăn, da bị mất nước, chùng nhão, chảy xệ không còn căng mịn như trước nữa, màu sắc của da cũng trở nên sạm lại. Collagen thúc đẩy quá trình tái tạo mô tại những vùng da bị sẹo và mụn. Một trong những chức năng của collagen là tạo ra một mạng lưới giữ cho tế bào da được nguyên vẹn và giúp chúng di chuyển ra bề mặt của da. Khi các tế bào mới này di chuyển ra bên ngoài, chúng sẽ điền đầy các lỗ sâu của mô da, làm giảm sự xuất hiện của sẹo. Collagen cũng giúp củng cố tính nguyên vẹn của tế bào da bằng cách kết hợp với các mô liên kết trong da để cải thiện cấu trúc và tính đàn hồi.
Các dạng collagen thu được từ da cá
• Collagen dạng bột
Hình 1.18 – Bột collagen sản xuất từ da và vảy cá
Bột collagen từ da và vảy cá biển (marine fish collagen powder): là loại bột trắng, không mùi, tan hoàn toàn trong nước ở nhiệt độ phòng, tạo thành dung dịch trong suốt; được hấp thụ một cách dễ dàng, thành phần protein hơn 90%, hàm lượng tro và kim loại nặng thấp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 1.19 – Collagen dạng gel
Collagen dạng gel được sản xuất qua một quy trình phức tạp, trích ly từ da của loài cá chép bạc (silver carp). Loài cá này chỉ ăn tảo biển nên nó rất thích hợp để làm nguyên liệu thô trong sản xuất các sản phẩm mỹ phẩm.
Tóm lại với những ứng dụng có tầm quan trọng hiện nay, collagen ngày càng được nhiều các nhà khoa học, dược sĩ, thẩm mĩ quan tâm. Collagen ngày càng được nghiên cứu nhiều hơn, nhu cầu sử dụng nhiều hơn. Vì vậy mà việc chiết collagen tinh khiết từ các nguồn nguyên liệu ngày càng trở nên phổ biến. Ở Việt Nam chúng ta có nguồn phế liệu da cá phong phú rất giàu collagen. Muốn tận dụng chúng để chiết collagen thì vấn đề đặt ra là ta phải xử lý da cá như thế nào để có thể loại được hoàn toàn các phần protein phi collagen như màu, mùi, chất béo và một số các thành phần khác để công đoạn chiết về sau trở nên dễ dàng và collagen thu được tinh khiết. Đó cũng là nội dung nghiên cứu của đề tài này.