新型透明質(zhì)酸鈉凝膠的制備及性能研究

●沈唯樑

新型透明質(zhì)酸鈉凝膠的制備及性能研究

●沈唯樑

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的透明質(zhì)酸凝膠技術(shù)的發(fā)展得到了一定程度的進(jìn)步，極大的方便了人們的日常生活，基于此，本文論述了新型透明質(zhì)酸鈉的制備以及相關(guān)性能分析。

新型透明質(zhì)酸鈉；制備；性能

凝膠是由親水性高分子組成的一種具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)大分子集合體。凝膠在水中可充分吸水溶脹至平衡體積仍保持其形態(tài)和結(jié)構(gòu)的整體性，因此可模擬人體的細(xì)胞外基質(zhì)，已被廣泛研究用于再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。凝膠體系是由兩個(gè)部分組成的，一部分是含有巨型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的溶質(zhì)分子-凝膠；另一部分是籠罩在凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中且分子量較小的溶膠。凝膠是一種介于液體和固體之間的一種特殊的半流質(zhì)狀的分散體系。凝膠大分子之間的交聯(lián)鍵既可以是氫鍵等次價(jià)鍵，也可以是化學(xué)的共價(jià)鍵，或者是大分子鏈段之間通過互相糾纏、互穿等方式形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

1 透明質(zhì)酸的理化性質(zhì)

透明質(zhì)酸是粘多糖的一種，具有粘多糖的許多共性，如純品是無臭無味的疏松白色粉末，易溶于水，具有吸濕性。同時(shí)，透明質(zhì)酸也有它獨(dú)特的理化性能。

1.1 透明質(zhì)酸的流變學(xué)特性

透明質(zhì)酸的水溶性具有零切變粘度的性質(zhì)。溶液的粘度受到濃度、分子量的影響，透明質(zhì)酸的濃度越高，分子量越大，分子的纏繞程度越高，則粘度越大；反正，濃度越低或分子量越小，則分子的纏繞程度越低，粘度越小。但增加濃度可以補(bǔ)償分子量降低引起的粘度的下降。透明質(zhì)酸的水溶液具有假塑形。隨著透明質(zhì)酸溶液流速的上升，透明質(zhì)酸分子發(fā)生變形和被拉長，溶液粘度轉(zhuǎn)向由分子間的空間決定，此時(shí)分子占據(jù)的空間減小，粘度降低。透明質(zhì)酸的水溶液既有凝膠的彈性，又有溶液的粘性。這一特性被稱作粘彈性，是透明質(zhì)酸最重要的性質(zhì)。透明質(zhì)酸具有很強(qiáng)的持水能力，其分子通過氫鍵與水分子相互作用，理論上具有500mL/g以上的束縛水分子的能力，在結(jié)締組織中的實(shí)際保水值也達(dá)到了80mL/g，被譽(yù)為天然保濕因子。且這種持水能力與分子量大小無關(guān)。

1.2 透明質(zhì)酸的降解反應(yīng)

透明質(zhì)酸羥基上的活性氧或是水解都能導(dǎo)致HA發(fā)生降解。在水溶液中，可以發(fā)生隨機(jī)切割透明質(zhì)酸分子的水解反應(yīng)，使溶液的粘度下降。紫外線、超聲波、活性自由基、某些金屬離子等因素也可使透明質(zhì)酸發(fā)生降解。另外，加熱也會使透明質(zhì)酸降解，當(dāng)溫度超過60℃時(shí)，透明質(zhì)酸粘度就會降低。透明質(zhì)酸還可以發(fā)生酶解。透明質(zhì)酸酶（Haase）能夠把透明質(zhì)酸大分子酶解成小分子片段，減弱透明質(zhì)酸分子間的作用，釋放被束縛的水分子，隨后其它能夠降解β-1,3或β-1,4糖苷鍵的酶再作用于小分子，逐步將葡萄糖醛酸和乙酰氨基葡萄糖解離下來。

1.3 透明質(zhì)酸能發(fā)生交聯(lián)和酯化反應(yīng)

HA分子中有四個(gè)部位：羥基、N-乙?；?、羧基以及還原末端可以進(jìn)行化學(xué)修飾的。其中羧基和羥基是能夠參與交聯(lián)反應(yīng)的官能團(tuán)，可以與交聯(lián)劑作用，在分子間發(fā)生部分或者完全交聯(lián)，生成不溶于水的大分子物質(zhì)。通過控制交聯(lián)劑和反應(yīng)時(shí)間來得到不同交聯(lián)度的物質(zhì)，其降解特性也大不一樣，從而應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。透明質(zhì)酸分子中的羥基可以發(fā)生酯化反應(yīng)，能夠應(yīng)用于提高透明質(zhì)酸的抗酶解特性和改善透明質(zhì)酸的藥理活性。通過同時(shí)酯化一部分羧基，并讓另一部分羧基與金屬離子成鹽，可以提高穩(wěn)定性并獲得溶解特性。

1.4 透明質(zhì)酸的生物活性及功能

透明質(zhì)酸具有皮膚中的保水作用，另外還具有調(diào)節(jié)滲透壓、維持組織形態(tài)、屏障擴(kuò)散、潤滑關(guān)節(jié)和緩沖應(yīng)力等生理功能，在生物體內(nèi)發(fā)揮其重大的作用。

1.4.1 抗氧化活性

透明質(zhì)酸能夠被多種氧化體系降解，活性氧自由基可以使透明質(zhì)酸的糖鏈發(fā)生斷裂。如紫外線產(chǎn)生的活性氧自由基會導(dǎo)致透明質(zhì)酸降解，而由于HA自身的降解消除了自由基從而保護(hù)基體免受傷害。透明質(zhì)酸還能夠改變某些酶的活性，如透明質(zhì)酸可以提高內(nèi)源性抗氧化酶的生理活性。

1.4.2 免疫調(diào)節(jié)作用

透明質(zhì)酸可以與細(xì)胞中的其它成分發(fā)生特異性或是非特異性的相互作用。透明質(zhì)酸與它的受體如CD44，TSG6，LYVE1一起參與細(xì)胞間信號的傳導(dǎo)作用，其中CD44受體被認(rèn)為參與了腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，而且CD44是存在于細(xì)胞表面的糖蛋白，具有廣泛的分布范圍，其生理功能多通過與透明質(zhì)酸配合來調(diào)節(jié)。

1.4.3 促進(jìn)血管的生成

不同分子量大小的透明質(zhì)酸對血管生成作用不同。研究發(fā)現(xiàn)，低分子量透明質(zhì)酸和寡糖與不同的受體間相互作用可以促進(jìn)細(xì)胞間的信號傳導(dǎo)，從而具有促進(jìn)血管生成的作用。而高分子量透明質(zhì)酸抑制上皮細(xì)胞的生長，具有抗血管生成的作用。

1.4.4 促進(jìn)傷口愈合

研究發(fā)現(xiàn)在創(chuàng)傷早期，創(chuàng)傷面透明質(zhì)酸濃度增高，調(diào)節(jié)各種炎性細(xì)胞，具有促進(jìn)愈合、調(diào)節(jié)膠元合成、抗炎并促進(jìn)傷口的愈合。

1.4.5 促進(jìn)腫瘤形成

透明質(zhì)酸在腫瘤的血管生成、細(xì)胞侵襲和腫瘤轉(zhuǎn)移中起著重要作用。研究認(rèn)為透明質(zhì)酸在腫瘤入侵中有三種作用，一是HA的親水性可以使細(xì)胞柔韌，改變細(xì)胞形狀，提高組織滲透能力；二是為腫瘤細(xì)胞的入侵及轉(zhuǎn)移提供通道，高分子量的透明質(zhì)酸可以幫助腫瘤細(xì)胞穿過基膜和細(xì)胞壁；三是誘導(dǎo)細(xì)胞骨架重組。因此，從細(xì)胞水平上研究HA誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的快速生成具有重要意義。

2 顆?；宦?lián)透明質(zhì)酸鈉凝膠的制備方法

透明質(zhì)酸鈉因具有良好的生物相容性等生理活性、適當(dāng)?shù)牧W(xué)特性和降解性已經(jīng)應(yīng)用于關(guān)節(jié)病治療、輔助眼科手術(shù)，作為藥物的運(yùn)送載體，軟組織工程和醫(yī)療美容整形等多個(gè)方面。經(jīng)交聯(lián)修飾的透明質(zhì)酸鈉凝膠分子量增大，分子結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，粘彈性更強(qiáng)，抗酶解性和機(jī)械特性提高，從而使其應(yīng)用更加廣泛。但是在應(yīng)用于臨床時(shí)，交聯(lián)凝膠的高粘彈性導(dǎo)致注射阻力非常大，注射操作困難。目前，多將交聯(lián)透明質(zhì)酸鈉制粒來解決凝膠的注射操作問題，但相關(guān)報(bào)道較少?，F(xiàn)有的透明質(zhì)酸鈉凝膠制粒方法主要是通過機(jī)械對凝膠直接粉碎或是將凝膠通過篩網(wǎng)進(jìn)行切割。這兩種方法都是先使透明質(zhì)酸鈉與交聯(lián)劑反應(yīng)，得到塊狀的交聯(lián)凝膠，再經(jīng)過透析制粒得到顆?；慕宦?lián)透明質(zhì)酸凝膠。通過機(jī)械粉碎凝膠的方法采用電動攪拌機(jī)、勻質(zhì)機(jī)等有動力裝置的機(jī)械設(shè)備直接對凝膠進(jìn)行粉碎，粉碎過程產(chǎn)生的熱量會導(dǎo)致凝膠的分解，且無法控制粒徑，影響所需粒徑顆?；z的收率。將凝膠通過篩網(wǎng)切割成顆粒的方法雖可通過篩網(wǎng)來控制顆粒的粒徑范圍，但所得粒徑大小都在nm級以上，粒徑太大；切割后大分子凝膠由于其粘性往往又粘合到一起。另外，這些方法都會造成透明質(zhì)酸分子鏈的破壞以及酶解位點(diǎn)的暴露，使得交聯(lián)透明質(zhì)酸鈉抗酶解性下降，在體內(nèi)存留時(shí)間縮短。于是部分的學(xué)者先將交聯(lián)透明質(zhì)酸鈉凝膠沉淀然后得到干燥的交聯(lián)透明質(zhì)酸鈉粉末再經(jīng)復(fù)溶來制備得到顆粒化的交聯(lián)凝膠，但是沉淀凝膠所用的溶劑為丙酮等有機(jī)溶劑，溶劑殘留會造成不容忽視的安全隱患。綜上所述，現(xiàn)有的交聯(lián)透明質(zhì)酸鈉凝膠制粒方法還存在缺陷，迫切需要一種完善的顆粒化交聯(lián)凝膠制備方法。

3 結(jié)語

優(yōu)化了顆?；宦?lián)凝膠的制備工藝：制備顆?；疨EG-CSH交聯(lián)凝膠最佳工藝條件為交聯(lián)透明質(zhì)酸鈉凝膠用其體積6.5倍的95%乙醇醇沉，沉淀在50℃下干燥5h，間歇瞬時(shí)粉碎后過篩，分級顆粒，復(fù)溶得到顆?；耐该髻|(zhì)酸鈉凝膠。最佳制備工藝下所得顆粒化凝膠抗酶解率為80.53%。

（作者單位：上海建華精細(xì)生物制品有限公司）

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