透明質(zhì)酸及其衍生物的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

王姜玲，冉維志

（1.佳木斯大學(xué)研究生學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007；2.黑龍江省醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150001）

透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA）又稱玻璃酸，是由N—乙酰胺基葡萄糖酸和D—葡萄糖醛酸二糖單位為基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的的高分子多聚糖［1］。美國教授Karl Meyer及其助理于20世紀30代年中期首次從牛眼玻璃體中分離出該物質(zhì)，并為其命名，隨后人類又分別在皮膚、軟骨、關(guān)節(jié)滑液、眼玻璃體、雞冠、雞胚、血漿、動脈及靜脈血管壁、淋巴系統(tǒng)等多種組織和器官中都提取到了HA，其中在新生兒的臍帶、公雞冠、關(guān)節(jié)滑液與眼玻璃體中的含量最高，在玻璃體、骨關(guān)節(jié)腔中，HA 幾乎都以純膠態(tài)的形式獨立存在，而在人體其他部位的HA 常與各種蛋白纖維結(jié)合，并于多種粘多糖嵌合共存，以一種流體態(tài)存在。

1 透明質(zhì)酸及其鈉鹽的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)研究進展

在二十世紀50年代卡爾·邁耶實驗室通過微觀實驗終得到了透明質(zhì)酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)：其是先由D-葡萄糖醛酸二糖及N-乙酰胺基酸糖通過β-1，3-配糖鍵相連形成雙糖單位，雙糖單位之間再由β-1，4-配糖鍵相連的高分子的直鏈糖胺黏聚糖。大量的基礎(chǔ)研究表明［2］：透明質(zhì)酸為白色或類白色膏粉狀或纖維狀物質(zhì)，有微弱的氣味，有引濕性，能緩慢而完全地溶解于水，在飽和狀態(tài)下HA 與水的質(zhì)量比可高達1：500，HA 水溶液的PH值略大于7，不溶于乙醇或乙醚等有機溶劑，有與多天然粘多糖的共性。美國Arslan E教授通過化學(xué)實驗發(fā)現(xiàn)［3］了一種透明質(zhì)酸的衍生物質(zhì)——透明質(zhì)酸鈉（sodium hyaluronate，SH），該衍生物是透明質(zhì)酸的一種鈉鹽，鹽化的HA 的化學(xué)結(jié)構(gòu)與HA 相近，分子量稍大于HA，但理化性質(zhì)未發(fā)生任何改變，仍具有其特有的高度黏彈性、可塑性、超強的吸水性和持水性、抑制炎性反應(yīng)、藥物緩釋作用、滲透性和良好的生物相容性。丁宏巖等學(xué)者指出［4］，透明質(zhì)酸鈉結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較透明質(zhì)酸更穩(wěn)定，所以在大量的臨床醫(yī)療，食品添加劑，美容產(chǎn)品中多用SH 來替代透明質(zhì)酸。近幾年有專家通過口腔臨床實驗表明［5］，透明質(zhì)酸鈉與透明質(zhì)酸在臨床實驗效果的結(jié)果方面無差異，并且透明質(zhì)酸鹽易于保存及運輸，以被廣泛認可與應(yīng)用。

2 透明質(zhì)酸制備研究進展

國內(nèi)外相關(guān)專家研究發(fā)現(xiàn)［6，7］：透明質(zhì)酸的制備可以分為傳統(tǒng)的動物提取法和比較現(xiàn)代化的微生物發(fā)酵法兩種形式。但通過美國其名口腔外科專家的動物實驗表明，由于動物提取法的存在的一大缺點就是原料的來源問題，無論是公雞雞冠還是牛眼都非常受限，不能從生活中大批量的獲得，并且產(chǎn)量低，所以這種提取工藝不能被廣泛應(yīng)用。而有學(xué)者通過實驗表明［8］：微生物發(fā)酵法的關(guān)鍵在于培養(yǎng)基的制配及菌種的篩選培育，具有產(chǎn)量不受原材料來源的的影響、成本節(jié)省、提純比率高、雜質(zhì)含量低等優(yōu)勢。周龐虎，馬蓓蕾，邱波等通過動物實驗證明［9］：植物源性的HA（含微量的蛋白質(zhì)）沒有免疫原性，不會使人體發(fā)生不良的免疫反應(yīng)。近十年來，隨著利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)收集HA 技術(shù)的不斷進步，以及國內(nèi)外相關(guān)專家對該方法的不斷完善和改進，此法即將在不久的將來完全取代動物提取法。

3 透明質(zhì)酸的純化 現(xiàn)況分析

早在十年前，Bannuru RR 等人研究表明［10］，透明質(zhì)酸分離純化的主要目的是獲得高純度的HA，常規(guī)的流程為初原液的凈化和提純。純化后的透明質(zhì)酸主要用途是通過三氯乙醇去偏酸的環(huán)境下去除菌體，然后將發(fā)酵液離心取上清液。有學(xué)者利用上清液再加入無水乙醇純化沉淀后［11］，將沉淀液鹽析再溶解，再加入氯化十六烷基吡啶（CPC，是一種季銨鹽）絡(luò)合，高速離心，去上清液，得到HA-CPC 沉淀，用無水乙醇及丙酮再次萃取純化后除去有機溶劑，將獲得物真空干燥，收取高純度HA 樣品。目前，由于此種純化工藝在工業(yè)上操作簡單，整體引入的雜質(zhì)含量最低，便于掌握。因此，在臨床中對透明質(zhì)酸的純化當前仍采取上述的研究方法。

4 透明質(zhì)酸應(yīng)用的現(xiàn)況及應(yīng)用前景分析

在上世紀九十年代美國外科醫(yī)生首次將透明質(zhì)酸用于皮下軟組織充填，為透明質(zhì)酸在臨床上的應(yīng)用開創(chuàng)了新的領(lǐng)域。隨著研究的深入，其涉及的領(lǐng)域也逐漸擴大，包括醫(yī)療、化妝品、保健食品以及美容注射發(fā)面的應(yīng)用。但是，Ito T 等學(xué)者指出［12］，不同的用途對HA 的含量也有不同的要求，保健品及化妝品中HA 含量為35%～45%，藥用級別為42%～48%，透明質(zhì)酸在用于其他方面的原料時，其濃度含量也有相應(yīng)的改變。

在醫(yī)藥領(lǐng)域，李化光等人指出［13］：HA 在臨床手術(shù)中，具有預(yù)防術(shù)后粘連或瘢痕的攣縮的作用。同時，透明質(zhì)酸還可作為眼科黏彈劑被用來維持眼前房適宜的空間，預(yù)防術(shù)中銳器刺傷晶狀體或手術(shù)器械對晶狀體的過度摩擦，提高了術(shù)中的安全性。有專家將透明質(zhì)酸應(yīng)用于骨科臨床中的膝關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、肩周炎、顳下額關(guān)節(jié)炎、股骨頭壞死等慢性退行性骨關(guān)節(jié)疾病的治療，取得較好的治療效果［14］。TrigkilidasD等學(xué)者的研究證實［15］：HA良好的生物相容性也決定了其作為面部軟組織修復(fù)和缺損矯正的生物材料的優(yōu)勢；因HA 具有高度吸水保水和抗炎功能，此特性在治療燙傷、燒傷、凍傷等方面有著獨特的修復(fù)效果。目前，有學(xué)者根據(jù)不同部位和器官中透明質(zhì)酸含量的改變來輔助診斷肝硬化，惡性腫瘤等疾病。通過大量動物實驗表明：透明質(zhì)酸作為藥物靶向給藥體系，緩釋制劑，矢量控制劑的載體，可將特定的抗腫瘤藥物運輸?shù)桨屑毎?，使其能夠緩慢釋放，延長作用時間，增強藥物穩(wěn)定性，減小藥物的毒副作用。

透明質(zhì)酸在食品領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用前景，Huang J等學(xué)者早期的實驗研究表明［16］：HA 能夠促進真皮內(nèi)的膠原蛋白和彈性纖維的合成，提高細胞的生長、分化、重建及修復(fù)的速度，加速機體的新陳代謝?，F(xiàn)高純度的HA 已被歐美等發(fā)達及較發(fā)達國家廣泛應(yīng)用于保健食品中。佟方明等教授通過實驗得出［17］：人們通過口服及腸黏膜的消化、吸收、轉(zhuǎn)化，快速將其運輸?shù)饺梭w所需部位來增加體內(nèi)的含量，避免人類因機體內(nèi)HA 的嚴重匱乏而引起一系列的細胞或組織連鎖性、功能性老化反應(yīng)。

在醫(yī)學(xué)美容領(lǐng)域，透明質(zhì)酸是目前國際認可的保濕性能最好的純天然物質(zhì)之一，在目前高檔護膚品中的使用量也維持新高，并且這些添加了HA 的化妝品又被稱為“仿生化妝品”和“第四代化妝品”，透明質(zhì)酸吸水后還具有超強的潤滑性和成膜性及穩(wěn)定乳化作用，同時還可將其注射于面部起到微整形的效果。有學(xué)者通過通明質(zhì)酸與人工合成的其他天然來源的材料進行對比性實驗［18］，結(jié)果表明HA 的生物相容性更好，能夠長時間的存留在體內(nèi)并保持原有狀態(tài)和理化性質(zhì)，使作用效果更持久，美容效果更理想。

5 透明質(zhì)酸不同交聯(lián)劑的選擇分析

自然狀態(tài)下HA 在體內(nèi)會被快速的降解，結(jié)構(gòu)的解離也將導(dǎo)致其特有的一些理化性質(zhì)及生物活性的喪失，使其在臨床上的應(yīng)用受到了很大的限制，不能達到理想效果。因此，有學(xué)者就利用特定的交聯(lián)劑對HA 的羥基、羧基、已酰胺基這三種含量最多的官能團進行修飾得到其衍生物，這些衍生物在增加分子量的同時既保留了透明質(zhì)酸原有的理化性質(zhì)，又擁有了毒性小，生物相容性好以及抗透明質(zhì)酸酶降解的能力，這樣就可以使HA 在體內(nèi)長久存留，穩(wěn)定發(fā)揮其特有的理化性能［19］。當前，常規(guī)的交聯(lián)劑有酰肼類化合物（己二酸二酰肼，Adipiic acid dihydrazide，ADH）、碳化二亞胺（1-ethy-l 3-（3-（dimethylamino）propyl）-carbodiimide，EDC）、二乙烯基砜（Divinyl Sulhone，DVS）、1，4-丁二醇二縮水甘油醚（（1，4-Butanediol diglycidyl ether，BDDE），其他如聚乙二醇（PDE）、三偏磷酸鈉（STMP）、聚異氰酸酯、甲醛、戊二醛、二羥甲基脲、二羥甲基乙基脲、2-氯-1-甲基碘代吡啶、二硫化物等也在試用中。今后，關(guān)于透明質(zhì)酸不同交聯(lián)劑的選擇方面，如何選擇交聯(lián)劑能達到最佳的效果將是該領(lǐng)域研究的熱點問題，

6 透明質(zhì)酸及其衍生物的發(fā)展前景

世界一些發(fā)達國家對HA 研究的力度較大，同時他們研究的過程與高新科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，在研究方法上已趨于先進和完善，在生產(chǎn)上以發(fā)酵法為主。隨著分離方法，生產(chǎn)技術(shù)，測試技術(shù)，檢測技術(shù)的不斷改進和完善，HA 在國內(nèi)的應(yīng)用也越來越受到重視。研究數(shù)據(jù)資料表明：在2011年期間，皮膚美容類填充劑的全球銷售額就已突破了15億美元，其中透明質(zhì)酸類填充劑就占到整個市場銷售份額的70%以上，年度總銷售額已遠超出13億美元。通過對國外較現(xiàn)代技術(shù)的引進并對其進行不斷的改善，現(xiàn)國內(nèi)利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)透明質(zhì)酸的工業(yè)技術(shù)也擁有了一定的市場規(guī)模，并日趨成熟，據(jù)統(tǒng)計，截止于2012年HA 其年產(chǎn)量就已達4噸之多，并體現(xiàn)著逐年大幅度增長的良好趨勢。邱平等［20］專家預(yù)計在2014年即將突破年產(chǎn)10噸的預(yù)計產(chǎn)量。但我國每年需要不同級別的透明質(zhì)酸總計約18噸左右，而國內(nèi)的實際產(chǎn)量還未達到市場上三分之二的需求，特別是在醫(yī)用方面，更是供遠低于求，并且國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)的不完善也造成了一些原料的浪費，迫使國內(nèi)不斷引進國外的資源，所以HA 在價格上仍處于較高價位，所以國內(nèi)在HA 的生產(chǎn)及應(yīng)用的研究上仍需要不斷努力。

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