Non–animal collagens as new options for cosmetic formulation

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Abstract

OBJECTIVE:

To examine the potential of non-animal collagens as a new option for cosmetic applications.

METHODS:

Non-animal collagens from three species, Streptococcus pyogenes, Solibacter usitatus and Methylobacterium sp 4–46, have been expressed as recombinant proteins in Escherichia coli using a cold-shock, pCold, expression system. The proteins were purified using either metal affinity chromatography or a simple process based on precipitation and proteolytic digestion of impurities, which is suitable for large-scale production. Samples were examined using a range of analytical procedures.

RESULTS:

Analyses by gel electrophoresis and mass spectrometry were used to examine the purity and integrity of the products. Circular dichroism spectroscopy showed stabilities around 38°C, and calculated pI values were from 5.4 to 8.6. UV-visible light spectroscopy showed the clarity of collagen solutions. The collagens were soluble at low ionic strength between pH 5 and pH 8, but were less soluble under more acidic conditions. At lower pH, the insoluble material was well dispersed and did not form the fibrous associations and aggregates found with animal collagens. The materials were shown to be non-cytotoxic to cells in culture.

CONCLUSIONS:

These novel, non-animal collagens may be potential alternatives to animal collagens for inclusion in cosmetic formulations.

OBJECTIF:

Pour examiner le potentiel de collagène non animale comme une nouvelle option pour des applications cosmétiques.

METHODES:

Des collagènes non-animales provenant de trois espèces, Streptococcus pyogenes, Solibacter usitatus et Methylobacterium sp 4–46, ont été exprimées sous forme de protéines recombinantes dans Escherichia coli en utilisant le système d'expression choc au froid, pCold. Les protéines ont été purifiées en utilisant soit une chromatographie d'affinité métallique ou un procédé simple basé sur la précipitation et la digestion protéolytique d'impuretés, ce qui est approprié pour une production à grande échelle. Les échantillons ont été examinés à l'aide d'un éventail de procédures analytiques.

RESULTATS:

Les analyses par électrophorèse sur gel et spectrométrie de masse ont été utilisées pour examiner la pureté et l'intégrité des produits. La spectroscopie de dichroïsme circulaire a montré des stabilités autour de 38°C, et des valeurs de pI calculées étaient de 5,4 à 8,6. La spectroscopie UV/Visible ont montré la transparence des solutions de collagène. Les collagènes sont solubles à faible force ionique entre pH 5 et pH 8, mais dans des conditions plus acides, sont moins solubles. A des valeurs de pH inférieur, la matière insoluble était bien dispersée et n'a pas formé des associations et des agrégats fibreux trouvés avec les collagènes d'origine animal. Les matériaux se sont avérés être non cytotoxique à des cellules en culture.

CONCLUSION:

Ces nouveaux collagènes non animales peuvent être des alternatives potentielles aux collagènes d'animaux pour l'inclusion dans les formulations cosmétiques.

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