Gereinigtes Kollagen Monomer bei niedrigem pH und Temperatur stabil ist und die Bildung von nativen Kollagenfibrillen im Wesentlichen um die Erhöhung des pH und der Temperatur des Kollagen Monomerlösung. Verfahren für die Wiederherstellung der banded Kollagenfibrillen aus Monomeren sind seit mehr als 50 Jahren. Das Verfahren, das unserem Labor in unserem ersten Studien mit Kollagen verwendet 15 Jahren 7 auf Verfahren beruhte zusammengefasst von Chapman und Mitarbeiter in 1986 10. Die Bedingungen für Kollagen Fibrillenbildung in dieser früheren Arbeit waren 0,18 mg / ml Kollagen Monomer in Na 2 HPO 4 / KH 2 PO 4 (I = 0,2, pH 7,4)-Puffer bei 34 ° C. Der Nachteil dieser und anderer Verfahren, die wir versucht haben, ist, dass es immer ungebändert Fibrillen neben den gewünschten banded Fibrillen gebildet. Unsere neuen Bedingungen ~ 0,3 mg / ml Kollagen Monomer in 100 mM Phosphat und 100 mM KCl bei pH 7 bei 37 ° C für 3-4 Stunden gelassen. Das VerfahDure hierin beschriebenen unterscheidet sich in jeder Hinsicht aus dem früheren Verfahren zur Herstellung von nativen Kollagenfibrillen. Aber am deutlichsten, haben wir die Ionenstärke durch Anheben der Pufferkonzentration und der Zugabe von 100 mM KCl verdoppelt. Die Erhöhung der Ionenstärke Ergebnisse in konsistenter Bildung ausschließlich banderoliert Kollagenfibrillen.
In unserer Erfahrung war das einzige Mal, dass dieses Verfahren nicht systemeigenen Typ Kollagen produziert, wenn das Kollagen Monomerlösung vorbei war der vom Hersteller empfohlenen Zeitpunkt der Verwendung. Wenn dies auftritt, ist das, was im Bereich von weniger Fibrillen, die alle zu vielen Fibrillen noch beobachtet werden aber vorwiegend ungebändert ungebändert beobachtet. Beachten Sie, dass abgelaufene Kollagen Monomer kann oft noch erfolgreich eingesetzt werden, um native Kollagen zu machen, aber wenn es scheitert, neues Kollagen Monomer sollte auf jeden Fall gekauft werden.
FLS wurde zuerst von Highberger et al. 17 in Kollagenzubereitungen gutgeschrieben Orekhovich et al. 18. Weitere Studien führten Highberger und Schmitt zu schließen, dass es α1-Säure-Glykoprotein, das die Bildung von FLS 12 fördert war. Wir konnten später das Verfahren für die FLS Kollagen durch die Kombination von kommerziell erhältlichen Kollagen Monomer und α1-saures Glykoprotein bei niedrigem pH und langsam so dass der pH-Wert durch Dialyse der Mischung gegen Wasser für 24 Stunden 11 steigen replizieren. Wir präsentieren nun eine Modifikation dieses Verfahrens durch Dialysieren des Collagens gegen Wasser Monomer ersten und einfach die Kombination mit α1-Säureglycoprotein in Wasser zu FLS Kollagen bilden. Die Bedingungen für FLS Kollagen beschriebenen Anordnung sind hier viel weniger zeitaufwändig. Das Kollagen Monomer muss noch pre-dialysierte gegen Wasser, aber es kann in Substanz durchgeführt werden und dann bei 4 ° C stabil, bis sie verwendet wird. Dieses neue Verfahren liefert überwiegend FLS banded Kollagenfibrillen.
Aus unserer Erfahrung, α1-Säure-GlykoproteinProtein mit einem niedrigeren kombinierten Protein-und Wassergehalt und durch Folgerung höheren Zuckergehalt, ist entscheidend für die erfolgreiche Herstellung FLS Fibrillen. Wir in der Regel mit dem Hersteller zu überprüfen, dass die α1-saures Glykoprotein viel nutzen wir ein kombiniertes% Protein und Wasser von 82 oder weniger hat. Und wie bei dem Verfahren für native Kollagen-Synthese, Kollagen Monomer, die zu alt ist, kann auch zum Ausfall an FLS Kollagen produzieren führen. Außerdem ist die Reinheit des Wassers für die Dialyse verwendet kritischen in diesem Verfahren. Beispielsweise Kollagens Dialyse von Monomer selbst gegen ~ 8 MΩ.cm anstatt> 18 MΩ.cm Wasser ergibt eine Kollagenlösung, die nicht bilden wird FLS Kollagen.
Von den drei Kollagenfibrille Typen ist die am einfachsten zu machen SLS Kollagen. Die früheste Vorbereitung der SLS wurde von Schmitt und Mitarbeiter 15 beschrieben. Wir veröffentlichten eine Anpassung des Verfahrens vor 12 Jahren für die Herstellung SLS Kollagen mit handelsüblichen collagen 14. Die Prozedur einfach brachte die Kombination von 2 mg / ml ATP und 0,5 mg / ml Kollagen Monomer in 0,05% (v / v) Essigsäure bei pH 3,5, und Verlassen der Mischung bei Raumtemperatur über Nacht.
Nach unserer Erfahrung ist der kritische Aspekt SLS Anordnung, die kontrolliert werden müssen der pH der Reaktionslösung. SLS in mehr basischen Bedingungen (pH ~ 3.6-3.9) Ergebnisse in aggregierter Klumpen von Kristalliten zusammengesetzt. Mehr sauren Bedingungen (pH ~ 2,9-3,2) Ergebnisse in dünner, getrennt Kristallite als diejenigen unter den idealen Bedingungen von pH 3,3-3,5 montiert. Reaction pHs außerhalb dieses Bereichs (<2,8 und> 4) ergeben keine beliebige SLS Kollagen. In der Vergangenheit eingestellt wir den pH der Reaktionsmischung durch Zugabe von Essigsäure. Um das Verfahren noch weiter zu vereinfachen, in diesem Manuskript haben wir eine Glycin-HCl-Puffer, um den pH-Wert zu kontrollieren.
Die drei verschiedenen Kollagen-Strukturen aus den Protokollen oben beschrieben gebildet haben Charakteristisch Funktionen, die nur durch Instrumente, die Nanometer-Auflösung erkennen. Native und FLS Kollagen durch Streifenbildung Periodizitäten von ~ 67 nm und ~ 270 nm aus. Die längste Dimension der SLS Kollagen ist nur ~ 360 nm. Wir haben speziell, wie wir eine AFM verwenden, um die drei verschiedenen Kollagen-Strukturen charakterisieren, beschrieben. Allerdings sollte ein AFM Betriebssystem in Kontakt oder Wackelkontakt Modus mit einem AFM-Sonde mit <10 nm Radius auch in der Lage sein Bild diese Kollagen-Strukturen. Zusätzlich kann Elektronenmikroskop und wurde zur Charakterisierung dieser Kollagentypen Strukturen 19.
Der große Vorteil dieser Verfahren ist, dass sie überwiegend die gewünschte Kollagen zu bauen. Die einzige andere Form von Kollagen, das in diesen Reaktionen gefunden wird, ist das Ausgangsmonomer, die oft im Hintergrund sichtbar der AFM-Bilder. Im Falle von nativem Kollagen und FLS, können sie leicht vom größten Teil des unrea getrennt werdenCTED Monomer durch wiederholte Zentrifugation und Waschen des entstehenden nativen oder FLS Kollagen Pellet mit Wasser.
Wir haben eine einfache und sichere Verfahren für die native, FLS und SLS Kollagen mit Hilfe modernster, kommerziell erhältlichen Ausgangsmaterialien vorgestellt. Das Kollagen Monomers in all diesen Verfahren verwendet wird, ist kommerziell in gereinigter Form. α1-saures Glykoprotein und ATP sind auch beide im Handel erhältlich.