新型透明質酸鈉凝膠的制備及性能研究

●沈唯樑

新型透明質酸鈉凝膠的制備及性能研究

●沈唯樑

隨著科學技術的發展，我國的透明質酸凝膠技術的發展得到了一定程度的進步，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酸鈉的制備以及相關性能分析。

新型透明質酸鈉；制備；性能

凝膠是由親水性高分子組成的一種具有三維網絡結構的交聯大分子集合體。凝膠在水中可充分吸水溶脹至平衡體積仍保持其形態和結構的整體性，因此可模擬人體的細胞外基質，已被廣泛研究用于再生醫學領域。凝膠體系是由兩個部分組成的，一部分是含有巨型網絡結構的溶質分子-凝膠；另一部分是籠罩在凝膠網絡結構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狀的分散體系。凝膠大分子之間的交聯鍵既可以是氫鍵等次價鍵，也可以是化學的共價鍵，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結構。

1 透明質酸的理化性質

透明質酸是粘多糖的一種，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，透明質酸也有它獨特的理化性能。

1.1 透明質酸的流變學特性

透明質酸的水溶性具有零切變粘度的性質。溶液的粘度受到濃度、分子量的影響，透明質酸的濃度越高，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。但增加濃度可以補償分子量降低引起的粘度的下降。透明質酸的水溶液具有假塑形。隨著透明質酸溶液流速的上升，透明質酸分子發生變形和被拉長，溶液粘度轉向由分子間的空間決定，此時分子占據的空間減小，粘度降低。透明質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，是透明質酸最重要的性質。透明質酸具有很強的持水能力，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，在結締組織中的實際保水值也達到了80mL/g，被譽為天然保濕因子。且這種持水能力與分子量大小無關。

1.2 透明質酸的降解反應

透明質酸羥基上的活性氧或是水解都能導致HA發生降解。在水溶液中，可以發生隨機切割透明質酸分子的水解反應，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酸發生降解。另外，加熱也會使透明質酸降解，當溫度超過60℃時，透明質酸粘度就會降低。透明質酸還可以發生酶解。透明質酸酶（Haase）能夠把透明質酸大分子酶解成小分子片段，減弱透明質酸分子間的作用，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 透明質酸能發生交聯和酯化反應

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

1.4 透明質酸的生物活性及功能

透明質酸具有皮膚中的保水作用，另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，在生物體內發揮其重大的作用。

1.4.1 抗氧化活性

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

1.4.2 免疫調節作用

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

1.4.3 促進血管的生成

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

1.4.4 促進傷口愈合

研究發現在創傷早期，創傷面透明質酸濃度增高，調節各種炎性細胞，具有促進愈合、調節膠元合成、抗炎并促進傷口的愈合。

1.4.5 促進腫瘤形成

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

2 顆?；宦撏该髻|酸鈉凝膠的制備方法

透明質酸鈉因具有良好的生物相容性等生理活性、適當的力學特性和降解性已經應用于關節病治療、輔助眼科手術，作為藥物的運送載體，軟組織工程和醫療美容整形等多個方面。經交聯修飾的透明質酸鈉凝膠分子量增大，分子結構更加復雜，粘彈性更強，抗酶解性和機械特性提高，從而使其應用更加廣泛。但是在應用于臨床時，交聯凝膠的高粘彈性導致注射阻力非常大，注射操作困難。目前，多將交聯透明質酸鈉制粒來解決凝膠的注射操作問題，但相關報道較少。現有的透明質酸鈉凝膠制粒方法主要是通過機械對凝膠直接粉碎或是將凝膠通過篩網進行切割。這兩種方法都是先使透明質酸鈉與交聯劑反應，得到塊狀的交聯凝膠，再經過透析制粒得到顆粒化的交聯透明質酸凝膠。通過機械粉碎凝膠的方法采用電動攪拌機、勻質機等有動力裝置的機械設備直接對凝膠進行粉碎，粉碎過程產生的熱量會導致凝膠的分解，且無法控制粒徑，影響所需粒徑顆?；z的收率。將凝膠通過篩網切割成顆粒的方法雖可通過篩網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酸分子鏈的破壞以及酶解位點的暴露，使得交聯透明質酸鈉抗酶解性下降，在體內存留時間縮短。于是部分的學者先將交聯透明質酸鈉凝膠沉淀然后得到干燥的交聯透明質酸鈉粉末再經復溶來制備得到顆?；慕宦撃z，但是沉淀凝膠所用的溶劑為丙酮等有機溶劑，溶劑殘留會造成不容忽視的安全隱患。綜上所述，現有的交聯透明質酸鈉凝膠制粒方法還存在缺陷，迫切需要一種完善的顆?；宦撃z制備方法。

3 結語

優化了顆?；宦撃z的制備工藝：制備顆?；疨EG-CSH交聯凝膠最佳工藝條件為交聯透明質酸鈉凝膠用其體積6.5倍的95%乙醇醇沉，沉淀在50℃下干燥5h，間歇瞬時粉碎后過篩，分級顆粒，復溶得到顆粒化的透明質酸鈉凝膠。最佳制備工藝下所得顆?；z抗酶解率為80.53%。

（作者單位：上海建華精細生物制品有限公司）

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