Kolajen ve Kolajenin Uygulama Alanları

---

Ayça İrgit - Moleküler Biyoloji ve Genetik, Fen - Edebiyat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi

---

Kolajen Nedir?

Memelilerde en bol bulunan protein olan kolajen; kıkırdak, kemik, deri, kornea, kan damarları, omurlar arası diskler, tendon ve ligament gibi farklı bağ dokularda bulunur ve memelilerdeki proteinin %30’unu oluşturur.[1,2] Yapısal bir protein olan kolajen bağ doku için önemli bir role sahiptir. Ağsı ve lifli yapıdaki kolajen, organizmalardaki bağ rolü nedeniyle organizmalarda en yaygın bulunan proteinlerdendir.[1] Ekstrasellüler matriksin (ESM), en önemli yapısal bileşeni kolajendir. Kolajenin ana görevi omurgalılara mekaniksel ve yapısal özellikler destek sağlamaktır. Kolajen insan vücudundaki proteinlerin yaklaşık %25’ini ve derimizin %75’lik kısmını oluşturmaktadır. Doku hücreleri arasındaki boşlukları dolduran kolajen lifli yapısı ile derinin esnek, parlak ve yumuşak olmasını sağlar; kıkırdak ve kemik dokuya ise destek sağlar.[2]

Kolajen Proteininin Yapısı

Üçlü saröal yapıda olan kolajen proteini, üç polipettit alt birimden oluşur. Polipeptit alt birimler olan α-zincirler ortak bir eksen etrafında dönerek değişik çap ve uzunluklarda fibrilleri oluştururlar. Fibriller ise bir araya gelerek fiberleri oluşturur.[3]

Şekil1: Kolajenin yapısı[3]

Sarmal yapıda üç polipeptitten oluşan kolajenin; lifli, lifsiz (ağ oluşturucu), fibril, mikrofibril (ipliksi) ve membran olarak sınıflandırılan 20’den fazla tipi vardır. Her kolajen tipi ayırt edici amino asit dizilimine ve moleküler yapıya sahiptir. Amino asit dizilimleri kolajenlerin sertlik, esneklik ve enerji depolama gibi fonksiyonal özelliklerini etkiler. Yapısında 19 farklı amino asit bulunan kolajendeki amino asitlerin %57’sini glisin, prolin ve hidroksiprolin oluşturmaktadır.[1] Fibroblast hücrelerince sentezlenen kolajen, moleküler yapısındaki farklılıklara göre yedi sınıfa ayrılmaktadır. 19 farklı tipi olan kolajenlerden Tip 1, 2, 3, 5 ve 11 liflerden oluşması nedeniyle lifli kolajenler olarak adlandırılmaktadır. Ağ yapı ya da tabakalardan oluşan diğer kolajen tipleri ise lifli olmayan kolajenler olarak sınıflandırılmaktadır.[2]

Kolajenin Kullanım Alanları

Dokuları destekleyen ve yapı kazandıran kolajenler; kemik, kıkırdak, tendon ve cilde esneklik sağlar, doku ve organ gelişimine yardımcı olur. Cildi toksinlerden ve patojenlerden koruyan kolajenler, hasarlı kemik ve damarların onarılmasında da görev almaktadır. Alerjik reaksiyonlara sebep olmaması ve hasarlı cildi onarıcı özellikleri nedeniyle kolajenlerin kozmetik sanayide kullanımı yaygındır. Özellikle denizel kaynaklardan elde edilen kolajenlerin; güneş koruyucu losyonlar, şampuanlar, saç jelleri ve saç bakım ürünleri, rujlar, ojeler ve tırnak bakım ürünleri gibi kozmetik ürünlerde kullanılmaktadır.[3] Ciltteki kolajen miktarı her yıl yaklaşık %1 oranında azalmakla birlikte kolajen yıkımının da artması ciltte yaşlanma belirtilerinin görülmesine neden olmaktadır. Yaşlanmayla birlikte vücuttaki kolajen miktarının azalmasına bağlı olarak cilt kuruluğu, ciltte kırışmalar ve buruşmalar görülmektedir. Glikozaminglikan (GAG) (proteoglikanların karbonhidrat kısımları) ve hiyaluronik asit (polisakkarit) miktarlarındaki azalış da cildin yaşlanmasına ve kırışmasına neden olan önemli faktörlerden birisidir.Yaşlanmayla birlikte vücutta miktarı azalan kolajen, GAG ve elastin, kırışık giderici kremlerde, cilt dolgu ürünlerinde ve yaşlanma karşıtı (anti-aging) ürünlerde sıklıkla kullanılmaktadır.[4]

Biyo-bozunurluk, biyo-uyumluluk, zayıf antijenite özelliklerinden dolayı kolajenlerin biyomedikal ve farmasötik alanlarda kullanımı yaygındır. Biyo-uyumluluğu yüksek olan Tip1 Kolajen doku mühendisliği çalışmalarında ön plana çıkmaktadır. Tip1 Kolajenin dışında fibril içeren Kolajen Tip1,2,3,5 ve 11 doku mühendisliği çalışmalarında kullanılan biyo-malzemelerin üretiminde kullanılmaktadır. İlaç endüstrisinde de yaygın olarak kullanılan kolajenler ilaç salınım sistemleri ve mikro partiküllerde kullanılmaktadır. Yaralar, yanıklar ve cerrahi dikişler için de kolajen bazlı pansuman uygulamaları bulunmaktadır. Modern tıpta da geniş bir uygulama alanı olan kolajenler, Dermetolojide; cilt doku mühendisliği ve cildin değiştirilmesi işlemlerinde, Ortopedide; kemik, bağ ve tendon onarımları ile kıkırdağın yeniden yapılandırılmasında, Cerrrahide; kan damar protezleri, sinir onarımı ve pansuman işlemerinde kullanılmakta olup Kardiyoloji, Üroloji ve Vasküler alanlarda da geniş kolajen uygulamaları bulunmaktadır.[3]

Kolajen Kaynakları

Ticari kolajenler için hammaddenin çoğu domuz ve sığır gibi memli hayvanlardan elde edilmekle birlikte sığırlarda görülen Ayak-Ağız Hastalığı (FMD) ve Deli Dana Hastalığı (BSE) özellikle denizel canlıların kolajen kaynağı olarak kullanımı arttırmıştır. Balıkların yüzgeç ve pul gibi kolajen bakımından zengin yan ürünlerinin kolajen ekstraksiyonunda artış görülmektedir.[1]

Referanslar

1. Ata, Ö. & Tavman, Ş., (2019), Kolajen Ekstraksiyon Yöntemlerinin Karşılaştırılması, GIDA 44(3): 383-395 doi: 10.15237/gida.GD18112

2. Bilek, S., E. & Bayram, S., K., (2015), Kolajen Hidrolizatının Fonksiyonel Bir Bileşen Olarak Gıda Endüstrisinde Kullanılması, Akademik Gıda 13(4): 327-334, Erişim Adresi: file:///C:/Users/Hp/Downloads/RevArticlePages327-334.SedaErsus.pdf

3. Uğurlu, E., Duysak, Ö., Saygılı, İ., Uğur, S. & Sayın, S., (2019), Denizel Omurgasız Canlılardan Elde Edilen Kolajenler ve Kullanım Alanları, Ecological Life Sciences (NWSAELS), 5A0130, 2020; 15(1):24-35,

DOI: http://dx.doi.org/10.12739/NWSA.2020.15.1.5A0130

4. Yapar, E., A. &Tanrıverdi, S., T., (2016), Yaşlanma Karşıtı Kozmetik Yaklaşımlar Ve Ürün Bileşenleri, Balıkesir Sağlık Bilimleri Dergisi 5(2): 99-109,

DOI: 10.5505/bsbd.2016.04696