透明質酸的研究現狀探討

摘要：透明質酸是廣泛分布在軟結締組織細胞外基質中的一種線性大分子酸性粘多糖，由葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖的雙糖單位反復交替連接而成，是構成皮膚、玻璃體、軟骨組織的重要組分，具有獨特的理化性質和廣泛的生物學功能。文章圍繞透明質酸的化學結構、理化性質以及在醫藥與化妝品等領域的廣泛應用展開了論述和分析。

關鍵詞：透明質酸；研究現狀；醫藥領域；化妝品領域；化學結構；理化結構 文獻標識碼：A

中圖分類號：Q946 文章編號：1009-2374（2016）14-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.038

1 透明質酸綜述

透明質酸（Hyaluronic Acid，HA）是廣泛分布在軟結締組織細胞外基質中的一種線性大分子酸性黏多糖，由葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖的雙糖單位反復交替連接而成，是構成皮膚、玻璃體、軟骨組織的重要組分，具有獨特的理化性質和廣泛的生物學功能。天然的透明質酸分子量從5000～20000000道爾頓，有很強的保濕性。有研究表明，透明質酸除保水作用外，還具有調節滲透壓、維持組織形態、屏障擴散、潤滑關節和緩沖應力等生理功能。更為重要的是，透明質酸能夠被細胞受體特異識別，例如CD44，從而調控細胞的黏附、生長、分化和激活特異性細胞類型，調控免疫反應、血管化和愈合過程。

傳統的透明質酸制備方法為動物組織提取法，但現在普遍采用微生物發酵法制備，以其鈉鹽形式出售，廣泛應用于食品、日化和醫藥領域，是新興的大分子可降解材料。但透明質酸的生理功能與其分子量是密切相關的。例如，用于眼科和骨科的分子量大于106。而當用于創傷修復、預防術后粘連和化妝品的透明質酸分子量則需要小于106。分子量高于104的透明質酸具有抑制血管生成的作用，而低于104的透明質酸則促進血管生成。

2 透明質酸的結構、特性

透明質酸為單位D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺組成的高級直鏈黏多糖。雙糖單位之間由β-1，4-配糖鍵相連，D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺之間由β-1，3-配糖鍵相連，分子中兩種單糖按1∶1的摩爾比組成。雙糖單位可達25000之多。透明質酸的結構式如圖1所示。由于透明質酸的分子鏈呈現出兩折螺旋結構，這種螺旋結構被分子鏈中大量的氫鍵所穩定使得分子鏈具有剛性。但是穩定螺旋結構的氫鍵是不斷形成和破壞的，因此透明質酸在溶液中表現為半剛性的線團構象。此外，低分子量透明質酸比高分子量透明質酸具有更強的分子間作用力或凝聚力。因為分子剛性越大其規整結構越多，可能形成的分子間氫鍵相互作用或疏水相互作用越大。

3 透明質酸的制備

傳統透明質酸的制備方法為動物組織提取法，但由于其法工藝繁瑣、提取率極低等缺點，逐漸被微生物發酵法所取代。微生物發酵法中所用的C群鏈球菌中的馬鏈球菌獸疫亞種“不是人的病原菌”，該菌株應用多年來已被實驗室選育和馴化。發酵所用的培養基也不含有血清等動物來源成分，其他輔料如葡萄糖、蛋白胨、酵母粉等亦皆無動物源性。發酵法生產的透明質酸不僅吸取了動物組織提取法上的不足，而且在安全性上更可靠。

4 透明質酸的衍生物

透明質酸在醫藥領域中具有廣泛的應用，但由于透明質酸在機體內降解快，半衰期僅為1～2天，無法提供持久的治療功效。導致透明質酸降解快的原因主要有三種：自由基、透明質酸酶和溫度。為此，通常需要對透明質酸進行改性或衍生化。將HA進行結構的修飾，使其理化性質改變，生物相容性不變，天然安全，無免疫原性。透明質酸結構中含有豐富的羥基、羧基等基團，可以通過交聯、酯化等多種化學改性方法，制備功能化HA衍生物。另外，可以對HA進行復合改性，經HA與其他聚合物共混改性，在保持HA原有性質的同時引入新的特性。采用不同改性方法后的HA衍生物大大增加其應用范圍，其中主要應用在整形外科、組織修復、藥物載體領域中。如現今流行的微整形手術，豐唇、隆鼻、豐胸等所用的產品都是將HA改性所得的產品，只是各品牌間的改性劑及改性度不同。

但值得一提的是，需要格外注意改性后的功能化透明質酸衍生物的安全性，尤其是通過化學改性方法得到的。因為化學改性中涉及的化學物質具有潛在的細胞毒性等。如交聯的Hylan凝膠相對于普通的透明質酸制劑會引起更強烈的局部副作用（紅腫、疼痛等），并有不良事件的報道。因此，證明功能化透明質酸衍生物的安全性一直是透明質酸改性發展道路上的重中之重。

5 結語

通過對HA結構原理、制備方式、改性方式展開論述，HA的眾多良好性能得到廣泛應用。透明質酸水溶液具有極高的保濕潤滑性、生物相容性和生物降解性，在醫藥、組織工程以及臨床中得到廣泛應用。但由于天然的透明質酸自身的降解速率快、流動性好以及力學強度差，也受到了一定的局限性。通過改性HA，可以大幅度擴大其應用范圍，但改性后的功能化HA衍生物的安全性、有效性、生物相容性、體內代謝、毒性等性質需要進一步更全面的研究。隨著分子生物技術、免疫技術等多學科的發展，HA產品種類會更豐富，其性能會更加完善，其應用前景也將更廣闊。

參考文獻

[1] 史鵬，黃建新.透明質酸研究進展[J].西北大學學報（自然科學網絡版），2007，5（2）.

[2] 潘紅梅.透明質酸的研究現狀綜述[J].四川食品與發酵，2003，39（1）.

[3] 羅瑞明.透明質酸（HA）的國內外研究現狀[J].寧夏農學院學報，2002，22（1）.

[4] Weigel P H，Hascall V C，Tammi M.Hyaluronan synthases[J].Biol Chem，1997，272.

[5] 齊艷榮.透明質酸的制備及其應用進展[J].教育教學論壇，2010，（20）.

[6] 梁天佐.微生物發酵法產透明質酸工藝研究[D].河北農業大學，2010.

[7] 郭學平，王春喜，崔大鵬.發酵法制備透明質酸[J].日用化學工業，1994，（2）.

[8] 郭學平，王春喜，凌沛學，等.透明質酸及其發酵生產概述[J].中國生化藥物雜志，1998，19（4）.

作者簡介：蔣婷（1987-），女，浙江杭州人，杭州協合醫療用品有限公司助理工程師，研究方向：醫用可降解生物

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（責任編輯：王 波）