透明质酸（HA）的功能和生产进展
【摘要】 对透明质酸的线性结构、超强吸水性以及它与水结合成的弹性透明水化膜在润肤、恢复软组织及妇产科临床方面的应用作了较详细的论述，对采用动物组织为原料的提取法和采用兽疫链球菌等为菌种的发酵法作了系统总括。
【关键词】 透明质酸;生理功能;应用;生产技术
透明质酸（Hyaluronicacid简称HA），又名玻璃酸，是一种高分子量的直链多糖。早在1934年Mey-er和Palmer［1］ 首次从牛眼的玻璃体组织中分离出玻璃酸及其钠盐，以后将玻璃酸及其反离子所生成的离子对或盐统称为hyaluronan（HA）。它是由（1-3）-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖（1-4）-D-D-葡萄糖醛酸双糖重复单位所组成的直链粘多糖，其分子量一般在5～800万，依来源和制取方式而定。透明质酸存在于结缔组织如关节、玻璃体、滑液、脐带、软骨、皮肤、鸡冠、A族和C族溶血性链球菌和华顿胶中，以满足一些重要的功能如韧性、支持结构以及细胞的代谢调节。
1 HA的理化性质及生理功能
HA具有许多天然多糖共有的性质:呈白色，为无定形固体，无臭无味，有强吸湿性，溶于水，不溶于有机溶剂。但较其他粘多糖而言，HA具有独特的性质，兼具有高分子和大分子体积的特性。HA是由葡糖醛酸一乙酞氨基葡糖为双糖单位组成的直链高分子多糖，分子中两种单糖的摩尔比为1:1其结构非常规则。由于直链链轴L单糖之间氢键的作用，HA分子在空间呈刚性的螺旋柱型阁，其半径为200nm，有强亲水性，溶液中HA亲和的水分约为其本身重量的1000倍。除了亲水性外，HA溶液还有着独特的流体力学性质。HA水溶液是一种非牛顿型流体，有着良好的粘弹性和应变性。HA参与构成蛋白糖聚糖聚合体，在生理状态下，HA与其他糖胺聚糖（如硫酸软骨素、硫酸角质素等） 协同连接到核心蛋白上，构成蛋白聚糖聚合体。
国内外的研究证实，HA对巨嗜细胞、粒细胞、淋巴细胞、杀伤细胞（NK）等均有一定作用。此外，HA可加速创面愈合。
2 透明质酸的应用
2.1 HA在化妆品中的应用 HA与磷脂组成乳化剂［2］ ，与聚氧乙烯组成增稠剂［3］ ，HA还可作为香精固定剂［4］ ，可用于护肤膏霜、乳液、洗面奶等制备。
2.2 HA在临床诊断学的价值 透明质酸水平在许多疾病中，呈现出明显的升高。临床上检测HA的血清含量水平，能反映出各种疾病的变化。
2.3 HA纯制品的临床使用价值 人们在临床上预防创伤或手术后粘连以及软组织的修复［8］ 中广泛使用HA。（1）在眼科手术中的应用［5，6］ ，HA凝胶及其高弹性可用于多种眼科显微手术，业已公认HA凝胶是眼科显微手术中必备之物;（2）HA在骨关节中的应用，透明质酸的润滑与缓冲作用，使其应用于骨关节炎、肩周炎与类风湿性关节炎的治疗。HA凝胶用于骨关节腔内注射治疗骨关节病不仅克服了以前用激素治疗的副作用，而且近期和远期效果均优于激素，成为治疗骨关节病的首选材料;（3）可应用鼓膜修补中［7］ ;（4）可用于腹腔、宫腔和输卵管等妇科手术中;亦可在阴道用药中使用。此外，还被认为是胎儿创面愈合后不留疤痕的重要因素。不良反应的发生率为0%～10%。
3 HA的制备方法
3.1 组织提取法 制备HA的常用原料有鸡冠、脐带、眼玻璃体、猪皮等，主要工艺过程包括提取、除杂、沉淀和分级分离，不同组织HA的提取纯化过程有一定差别，鸡冠中脂肪成分少，HA含量高，容易绞碎，经丙酮脱脂后可直接用蒸馏水反复提取3次［8］ 或40～50℃热提，HA产量高达0.47%［9］ 。脐带脂肪含量较鸡冠高，可用稀碱溶液（pH8）60℃热提数次［10］ ，或用水-氯仿溶液（20:1）提取并用等体积氯仿洗涤提取液进一步脱脂，脐带HA产量约为0.2%［11］ 。眼玻璃体HA的提取多用NaCl溶液（0.1～1M），收率为0.64～2.4%［10，12］ 。猪皮中含脂肪较多，且韧性很大，不易绞碎，一般用NaOH溶液37℃保温使猪皮液化后用50%乙酸调中性［13］ ，有报道称猪皮HA得率为0.7%［14］ 。
沉淀HA的有机溶剂有乙醇、丙酮、乙酸、乙醚等。此外，分级沉淀HA更为有效的方法是使用某些表面活性剂物质如十六烷基吡啶盐、十六烷基三甲基铵盐，通常把有机溶剂沉淀和季铵盐沉淀结合起来分离提纯HA，方法是酶解液中HA经2倍体积的乙醇沉淀后，将沉淀溶于水，加入季铵盐或其溶液，所得沉淀于0.4M NaCl解离，离心，上清液用2～3倍体积的乙醇沉淀，真空干燥，即可得到高纯度（>95%）、低蛋白（<0.2%）、高分子量（10 6 ）的HA成品。HA的酸性基团糖醛酸羧基在溶液中以聚阴离子的形式存在，可用某些阴离子交换剂来纯化HA，如Dowex1-X2，DEAE-纤维素等，蛋白质含量在3.7%～5.8%之间的HA粗品经DEAE-纤维素纯化后，蛋白质含量可下降到0.38%～0.63%［12］ 。
3.2 微生物发酵法 利用微生物发酵生成HA的质量和数量主要取决于三个方面:一是菌种的筛选，二是培养基的选配及发酵工艺的优化，三是分离提纯。发酵条件对链球菌产生HA有很大影响，发酵液pH值通常控制在6.5～7.5，链球菌属兼性厌氧菌，发酵时通气并不明显影响细菌的生长，但通气（0.2～2.0vvm）能提高HA的产量。在发酵时加入一些自由基清除剂（0.1g.l）如香草酸、水杨酸、单宁酸等，可一定程度上保护HA，分子量从2.56×10 6 提高到3.0×10 6［15］ 。碳源如葡萄糖的加入方式对微生物的生长和HA产量很重要，选择分批加入，产量可提高10%左右。加入某些表面活性剂以提高HA的产量和分子量也有专利报道［16］ 。
近年分离纯化链球菌HA的方法有:黄日波等［17］ 提出用硅藻土和活性炭来吸附微生物细胞等杂 质和脱除溶液颜色，过滤分离后用乙醇沉淀，真空干燥;Cazzola等［15］ 则主张用孔径为0.1～10μm滤纸预先过滤，后用孔径为0.45μm的过滤器微过滤，进一步除去细菌，用蒸馏水透析培养基，将所得浓化溶液冷冻干燥;Poli Stefano［18］ 使经粗过滤后的液体先后分别流经阳离子交换树脂床和阴离子交换树脂床，所得液体直接冷冻干燥或减压干燥可得纯度在98%以上的HA。
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［1］Meyerk，PalmerJw.The polysaccharide of the vitreous houmor［J］.J Biolchem，1934，（107）:629-633.
［2］宇治义隆.乳化组成物.JP昭62-45336，1987.
［3］徐 红，陆志华.透明质酸钠在化妆品中的应用［J］.生化药物杂志，1998，19（5）:222-223.
［4］Bracke Jw.Hyaluronic acid.hyaluronate tased fragrance products，wo85.04803，1985.
［5］周莅斌，张大勤.玻璃酸钠在眼科手术中的应用［J］.中国生化药物杂志，1998，19（5）:289.
［6］张雁冰，田野青.玻璃酸钠在眼科手术中的作用及应用［J］.中国生化药物杂志，1998，（5）:288.
