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生醫材料報告 明膠 老師：林鴻儒 學生：邱明慧 4A040006 吳典育 4A040010 介紹: 明膠又稱魚膠或吉利丁，來源於動物的骨頭或結締組織提 煉出來，帶淺黃色透明，無味的膠質，主要成分為蛋白質。 明膠基本上為變性之膠原蛋白分子，通常以熱水長時間處 理豬或牛的皮膚、韌帶、肌腱或骨頭，所得到的水溶性蛋 白質總稱為明膠。 明膠的水溶液在低溫時(~ 4℃)成膠，高溫時成水溶液狀 態，為生物可分解的材料。 明膠是膠原蛋白的一種不可逆的水解形式，且被歸類為食 品。它常用於軟糖以及其他產品，如棉花糖、冰淇淋和優 格。 通常用於食物、藥物或化妝品的膠凝劑。 明膠在生醫材料上經交聯修飾後可以用來做為生物膠 (biological glue)、傷口敷料(wound dressing)或藥物制放 載體(drug carrier)。 級別 分子結構 生醫級材料級 (真正膠原蛋白) 1. 2. 3. 4. 完整的分子結構 具三股螺旋體構造 可教聯聚合成膠原纖維 具天然生物體之生物活性及功能 保養品效益範圍 生物醫學材料(植物劑，人工皮膚) 第四代醫學美容原料 化妝品及食品原料 1. 2. 3. 4. 分子結構呈現不完整 缺乏三股螺旋體結構 呈現非膠原蛋白生物反應 無膠原蛋白的生物活性及 功能 一般化妝品原料及食品原料 製作方法 明膠一般由動物物質精鍊而成，因此明膠又稱「動物膠」。製 做方式將牛和豬的骨頭和皮膚放入約70英尺高的爐裏煮滾提煉 膠原，再浸濕隔渣。製作過程不使用動物的角和蹄。精練而成 的物質乾後會磨成粉末，再混入砂糖、己二酸、檸檬酸鈉，以 及人造調味劑和食物色素。 由於膠原經透徹處理，美國聯邦政府不會將製成品分類為肉類 或動物製品。 素食人士會以洋菜作為明膠的替代品，而穆斯林由於伊斯蘭教 關係，會採用經清真處理的牛明膠，而不會食用豬明膠。 一般的方塊洋菜與絲狀洋菜都被列為天然洋菜的一種。洋菜的 原料是海藻與石花菜等海草類提煉而成。 洋菜含有豐富的膠質、礦物質、碳水化合物與蛋白質，據說有 解鬱、降火氣、促進血液循環，以及防止甲狀腺腫大的功效。 除了可以在夏日來臨時，製成清涼消暑的洋菜凍外，它也是燕 窩的替代品。 工業洋菜被製作成粉末狀或是薄片狀，常被用來當做洋菜的安 定劑，也是製作糖果、果凍、果醬、羊羹、優格等食品的加工 原料。 凝膠作用： 當明膠作為凝膠質，可以製作出光滑而富有彈性的凝膠體，明 膠不同於其他多糖類凝膠質，在於明膠是動物性蛋白質，來自 動物膠原經分解取得的一種物質。 當膠體形成一定濃度的溶液，他的降解作用﹝Degradation﹞ 會受酸、溫度、細菌、脢和輻射等因素影響，其結果將導致其 凝膠強度的減弱，黏度降低，功能喪失等減損。 明膠在進入溶膠狀態時，加熱的溫度變化對其凝膠強度的影響 極為敏感，製作明膠溶液時其溫度不超過60度是較適宜的。 明膠的凝膠體對酸鹼值的影響也非常大，其將使明膠鍊狀分子 的鍵合力破裂，進而使明膠溶液產生分解作用，使黏度下降膠 強度損失，酸鹼值再加上溫度的提高，會使這種減損變化更加 劇烈。 明膠因為是屬蛋白質型凝膠質，因而極易受細菌的作用而分解， 在明膠溶液中細菌的增長為幾何級數增加，因此明膠製品本身 應有嚴格的細菌管制指標，在明膠溶液及糖果製程中也應有嚴 格的控制以免遭到污染。 蛋白脢也會破壞明膠，微生物脢對明膠的解降作用最終可使凝 膠體液化。 明膠在冷水中不易溶解，但能吸水膨脹，當其吸水膨潤後，稍 加熱便溶化成溶膠，由於明膠在40度以上就漸漸溶化成溶膠， 冷卻到30度時又凝結成凝膠，因此明膠是可逆性的親水膠體。 醫療上的運用－生物膠 瑞典科學家們，挑了 23 隻老鼠，把他們的脊髓整齊地切斷，老鼠的 後腿就會癱瘓。其中幾隻再用顯微手術，將切斷的空隙做一個很薄的 「橋樑」接起來，嘗試讓脊髓修復。類似這種實驗，其他的科學家也 曾用不同的方式嘗試了將近 30 年，但都沒成功。但是據上週 「Science」雜誌出版的一篇報導說，這次成功了。不只切斷的神經再 生通過了這個橋樑，而且老鼠那本來已經沒有生命的後腳也開始恢復 了一些功能。 將 18 小段的肋間神經 ( intercostal nerve ) （即所謂的動物週 邊神經系統 peripheral nervous system (PNS) ） 植入上述切斷的 空隙中。Cheng 醫師是利用老鼠胸部肌肉的神經當橋樑。一端連接脊 髓含絕緣體的白質部份，另一端則接到不含絕緣體的灰質部份。他希 望這樣灰質的神經可以向著白質生長，重新建立接觸。 研究者再用一種由「 fibrin 血纖維素」（強黏性蛋白質，能協助血 液附著）及營養劑 acidic fibroblast growth factor (aFGF) 所組 成的 「生物膠 ( biological glue ) 」之天然黏合劑來固定橋樑在 適當位置的。 前三個月並無變化，老鼠都是拖著後腳走。然後有一天，有幾隻開始會彎 曲他們的後腳肌肉了。一開始很笨拙，然後當力量逐漸變強後，老鼠就開 始四處爬著走了。一年後，雖然走的還是不很正常，後腳已經可以活動並 且支撐身體重量了。 想讓癱瘓的病人從輪椅站起來，是還早。大部份脊髓傷害的病人，是脊髓 受到壓碎傷而不是被整齊的切斷。所以現在還不知道這項醫學進步對病人 有什麼助益。重要的是，Cheng 醫師跟他的同事已經證明，基本生理上並 沒有什麼會阻止受傷脊髓進行修復的東西。這就是一個很大的進步。 醫療上的運用－傷口敷料 3M 親水性敷料是為了提供傷口濕潤癒合環境而設計的新一代敷料，其內層 水膠體具有低過敏、強力吸收效果，外層由一層防水、透氣薄膜構成，能透 氣並防水，避免傷口滲液的浸泡。當覆蓋在傷口時，會與傷口的滲出液產生 交互作用，形成一塊柔軟、半透明的吸收體，以維持傷口濕潤，幫助傷口癒 合。 特色 1. 保護傷口：避免傷口遭受外來的摩擦或其他傷害，並便於觀察傷口狀況 2. 吸收滲液：採用高科技交織法製成之膠體，達到強力吸收效果，且不留殘膠 3. 保濕：幫助傷口癒合 4. 降低感染機會：表層有防水透氣的薄膜保護，形成新的保護膜，避免水或細 菌侵入 5. 順膚：輕薄、服貼，不影響日常活動 6. 高透氣度：避免傷口滲出液的浸潤 醫療上的運用－藥物制放載體 明膠運用在包覆藥物的膠囊，但因為是從動物的蛋白質提煉，故對環境的因 素會有很大的影響，容易損壞。 另一種則是包覆液體藥物的膜，利用針筒將藥物打進身體之中。 結論 明膠可以運用在很多的地方，在醫療、工業、食品上都可以使 用，差別在於品質上的不同，有時也會因為宗教或是素食主義 者而有特定的成分。 這次報告可以讓我們發現，原來明膠廣泛運用在我們的生活中， 只是我們都沒有去發現到。 資料來源 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%98%8E%E8%86%A0 https://tw.knowledge.yahoo.com/question/question;_ylt=A8tUwZVM_1dVqiwA7v5 r1gt.;_ylu=X3oDMTE0bWc5dHY1BGNvbG8DdHcxBHBvcwMyBHZ0aWQDVklQVFc xNV8xBHNlYwNzYw--?qid=1305091508825 http://www.tianmubeauty.com.tw/service_10.html http://reader.roodo.com/spoon/archives/556449.html http://web.it.nctu.edu.tw/~hcsci/hospital/sci/cheng/1996.htm http://www.libnet.sh.cn:82/gate/big5/www.istis.sh.cn/list/list.aspx?id=2925 http://solutions.3m.com.tw/wps/portal/3M/zh_TW/SWCD/home/h/dressing/ http://140.114.46.96/course/Chapter%202.pdf