聚麸胺酸盐水胶(γ-Polyglutamate Hydrogels)之功能特性.doc

聚麸胺酸盐水胶(γ-Polyglutamate Hydrogels)之功能特性
何观辉∕味丹企业 董事兼资深生物科技与营养执行顾问
一、前言
γ-(D,L)–PGA(gamma-polyglutamic acid, 聚麸胺酸)场上现有的水胶相比，仍具有5~10倍优于其它同类型的产品，如透明质酸(Hyaluronic Acid, HA)。
图一 聚麸胺酸(γ-polyglutamic acid)及其盐类之化学结构(1~3)。A为非解离的γ-PGA；B为一价盐类之结构M(I) γ-PGA；C为二价盐类M(II)γ-PGA之结构。M(I)=K+, Na+, 或NH4+M(II) = Ca2+或Mg2+
图二 水胶之grit IPN(格子式交叉网状结构)结构图解为典型的水胶(hydrogel)结构图(6)。A代表四功能基架桥；B代表多功能基架桥；C及D为交链之终点；E代表交错结构；F代表圈型结构；G代表未架桥之高分子结构；Mc代表二架桥点之间距；H代表架桥间之空间，可供流质；l为渗透之通路
表一   不同双功能架桥剂对于L929细胞毒性之比较(4)
常用的双功能化学架桥剂
NR50(mg/ml)(对L929细胞毒性)
Glutaraldehyde
±
Formaldehyde
±
EDCB1*
±
PEG Diglycidyl Ether
±
Glycerol Glycidyl Ether**
Skin: LD50>12000mg/kg, rabbit, percutaneous
Eye: N/A
Ingestion: LD50: 5000mg/kg, orally
* 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide.
** a LD50, rabbit and rat study
Data represent mean ± SD
PEG = Polyethylene glycol.
NR50-defined as the specimen concentration of NR (neutral red) at which the cell
activity was reduced to 50% of the control cells without any test specimen.
 
表二 不同架桥剂制成的γ-PGA水胶吸水率之比较(8)
化学架桥剂
饱和吸水倍数 (X)
备注
Polyethylene glycol diglycidyl ether
4,500
2-dimentional
Glycerol polyglycidyl ether
4,600
3-dimentional
Di-glycerol polyglycidyl ether
4,880
3-dimentional
Polyglycerol polyglycidyl ether
4,950
3-dimentional
Polyoxyethylene sorbitol poly-glycidyl ether
4,750
3-dimentional
注：饱和吸水及保水倍数=最大吸水量/水胶体之干重
　
在化学架桥剂的选用方面，生物兼容性或细胞毒性的考虑是首要项目。表一所列为一般常用的低细胞毒性之双功能性架桥剂，对于L929细胞相对毒性(4)依序为：formaldehyde> glutaraldehyde>1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDCBD1)>PEG diglycidyl ether，其中PEG diglycidyl ether之细胞毒性最小。表二为不同架桥剂制成的γ-PGA水胶之特性比较。国内大厂对生产之γ-PGA水胶之质量已达到极高标准，平均吸水保水能力可达3,000~5,000倍。随着应用领域的需求，水胶之强度、大小、形状、吸水速率，以及缓释功能等不同质量规格均可制成。一般农业用的水胶吸水率约为80~150倍，肉品保存用为30~50倍，工业用约为100~200倍，卫生器材用约为50~150倍。不同化学架桥剂制成的γ-PGA水胶，也呈现不同的质量与特性；随着应用的目的不同，可有不同的低成本添加物并入水胶中，以达到较低成本的市场要求。聚麸胺酸水胶的超保水能力，随水胶中亲水性麸胺酸的含量而直线增加(5)，γ-PGA水胶中含有50% glutamic acid(GA)时，吸水保水能力可达800~1,000倍；当GA含量到达80%时，γ-PGA水胶的