可作为生物材料的透明质酸的制备及改性研究

《可作为生物材料的透明质酸的制备及改性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、可作为生物材料的透明质酸的制备及改性研究成都军区峨眉疗养院妇产科主任医师四川峨眉山市614202摘要：透明质酸（HA）是一种酸性多糖，国际上公认的生物大分子保湿剂，广泛应用于眼科显微手术、关节炎治疗、药物释放及组织工程等生物材料领域。木文综述了目前国内外对透明质酸的化学结构、理化性质以及制备方法等方面的研究现状，着重于对其化学改性方面的介绍，并比较其在生物材料中的应用，同时也对其应用前景做出展望。关键词：透明质酸；生物材料；改性；组织工程1引言透明质酸（Hyaluronicacid,HA）是糖胺聚糖中的一

2、种，属于酸性粘多糖，广泛分布于人体各部位，皮肤也含有大量的透明质酸。1934年美国哥伦比亚大学教授Meyer等人首先从牛眼玻璃体中分离出透明质酸［1］。在机体内，透明质酸是一种多功能基质，显示出多种重要的生理功能，例如调节蛋白质，协助水电解质的扩散及运转，润滑关节，调节血管壁的通透性，促进伤口愈合等等。尤为重要的是，透明质酸具有特殊的保水作用，是目前发现的自然界中保湿性最好的物质，被称为理想的天然保湿因子（Naturalmoisturizingfactor,NMF,2%的纯透明质酸水溶液能牢固地保持98%

3、水分）。透明质酸由于其其有独特理化性质和生理功能，已经在医学、生物材料方面得到了广泛应用。卡尔·迈耶实验室在20世纪50年代阐明了透明质酸的化学结构［1］。透明质酸是一种高分子聚合物。是由单位D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺组成的高级直链粘多糖。在体内透明质酸的分子量从5千到2千万道尔顿［2,3］。透明质酸的结构式如图1所示。图1透明质酸的结构式透明质酸溶于水、不溶于有机溶剂，具有许多天然粘多糖共有的性质。从生物体提取的透明质酸呈白色，无异味、具奋很强的吸湿性。透明质酸在氯化钠溶液中由于葡萄糖

4、醛酸中的羧基基团解离，产生H+使得呈现为酸性多聚阴离子状态，赋予了HA酸性粘多糖的性质［4,5］。虽然透明质酸分子上羟基的定向连续排列，在分子链上形成憎水区，但是由于透明质酸分子链单糖间氢键的存在，在空间上呈刚性的柱型螺旋结构［6,7,8］,柱内侧大量羟基的存在使得透明质酸具有很强的亲水性。所以透明质酸的亲水和憎水特性，使得浓度低于l‰的透明质酸也能形成连续的三维蜂窝状网络结构。水分子在透明质酸网络内通过极性键和氢键与透明质酸分子相结合被锁定固定不动，不易流失。研究表明，透明质酸吸附的水分约

5、为其本身重量的1000倍，这是其它多糖类化合物无法比拟的，所以透明质酸作为保水剂，是0前自然界中发现的保水性最好的天然物质。2透明质酸的制备方法2.1提取法制备透明质酸的传统方法是提取法，采用原材料一般是新鲜采集的动物组织，例如：人脐带、动物的玻璃体、鸡冠以及鲸鱼软骨。这些原材料来源闲难iL价格昂贵，同时这些材料中透明质酸含量很低、直接导致了产率低。而且提取工艺复杂、操作单元冗杂，同时使用大量的酶和有机溶剂，杂质含量高，精制困难，又在某种程度上增加了透明质酸的成本，所以提取法获得的透明质酸不能满足曰益扩大

6、的研究和应用需求。为了寻找HA的新来源，降低成本，科研工作者开始采用透明质酸的发酵法生产［7］。2.2发酵法发酵法制备透明质酸可以最早可以追溯到70年代，但一直没有大量开发，直到1985年，日本资生堂首次报道了用链球菌生产透明质酸的方法后，发酵法制备透明质酸才有了长足的进展。国外近年来利用C群链球菌生产透明质酸已达到产业化阶段。表1提取法和发酵法生产的HA比较对于提取法来说，原材料不冋提取纯化过程也不冋［9］。例如：鸡冠中脂肪含量少，透明质酸含量高，绞碎后通过丙酮脱脂可直接用蒸馏水反复提取几次或加热到40

7、-5CTC提取，可得到产率为0.47%的透明质酸溶液。而对于人脐带来说，脂肪含量较鸡冠高，可用稀碱溶液(pH=8)在60°C的条件下提取数次，也可用水一氯仿混合溶液(20：1/W：W)提取，并用等体积氯仿洗涤来进一步脱脂，得到的透明质酸水产率为0.2%。玻璃体透明质酸的提取一般用NaCI溶液(0.1-1M)为提取液，产率可达到0.64-2.4%。而猪皮中含脂肪较多，且韧性大不易绞碎，所以一般用NaOH溶液37°C保温•一段时间使猪皮液化后，用50%的乙酸调至中性，虽然透明质酸产率大概可以达到0.7%,但是

8、提纯精致过程较为复杂。利用发酵法制备透明质酸的品质主要取决于如下四个方面.•菌种的筛选、培养基的选配、发酵工艺的优化和分离提纯过程。生物发酵法的优点是产品不受原料资源限制、工艺简单并且成本低，所以0前对于透明质酸的制备多选用发酵法。发酵法制备透明质酸0前所用的菌种主要冇兽疫链球菌、马疫链球菌和类马疫链球菌等。发酵法制备透明质酸分为需氧发酵和厌氧发酵，其中需氧发酵产率高且得到的透明质酸分子量高。在发酵过程中，温度通常为37°C,