文|聚美麗 小栗子
在前不久聚美麗舉辦的“皮膚科學(xué)100人成果轉(zhuǎn)化閉門耕”上，中國(guó)藥科大學(xué)呂慧俠教授的研究團(tuán)隊(duì)公布了一項(xiàng)關(guān)于“HA-lip功能性經(jīng)皮遞送輔料”的成果。該研究主要是將透明質(zhì)酸和磷脂結(jié)合，制備出透明質(zhì)酸磷脂復(fù)合物載體，實(shí)現(xiàn)活性物的經(jīng)皮遞送。
此前，潤(rùn)百顏修光棒次拋的INFIHA英菲智配玻尿酸科技中的玻載技術(shù)，也是利用了透明質(zhì)酸的性質(zhì)及與皮膚中特異性受體結(jié)合的特性，配合INFIHA中的玻尿酸復(fù)配成分和專研成分實(shí)現(xiàn)活性物的促滲（具體促滲過(guò)程和方式未查詢到）。
“利用透明質(zhì)酸與特異性受體結(jié)合的特性，使其成為活性物的遞送載體”在醫(yī)藥領(lǐng)域已有一定應(yīng)用，但在化妝品領(lǐng)域還較為少見(jiàn)。
我們可以感受到，隨著HA生產(chǎn)水平的逐年提升，以及HA在化妝品和醫(yī)美領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越廣泛，其研發(fā)也在朝著更細(xì)分化的方向發(fā)展。
本文就透明質(zhì)酸的結(jié)構(gòu)展開(kāi)，簡(jiǎn)要梳理了近幾年透明質(zhì)酸及其衍生物的發(fā)展和應(yīng)用：1）對(duì)HA的雙糖單位進(jìn)行改造，由此產(chǎn)生的HA衍生物；2）水解得到的，分子量越來(lái)越小的HA分子；3）交聯(lián)類透明質(zhì)酸；
羧基和羥基是生成HA衍生物的活性基團(tuán)
透明質(zhì)酸（Hyaluronic Acid，HA）是一種天然存在于生物體內(nèi)的糖胺聚糖，是廣泛存在于人體皮膚、眼球玻璃體、關(guān)節(jié)滑液等位置的一種酸性多糖。
圖：透明質(zhì)酸分子結(jié)構(gòu)式
ps：1、透明質(zhì)酸被認(rèn)為是由D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺雙糖單位重復(fù)排列組成的多糖。2、下文將多處提及透明質(zhì)酸鈉，需要指出：透明質(zhì)酸鈉≠透明質(zhì)酸，透明質(zhì)酸鈉是透明質(zhì)酸的鈉鹽形式，但水溶性高，更易應(yīng)用，在功效上與透明質(zhì)酸差別不大，部分市售透明質(zhì)酸會(huì)以其鈉鹽形式保存或出售。
由改造雙糖單位而產(chǎn)生的透明質(zhì)酸衍生物，改性反應(yīng)作用的基團(tuán)主要是單位中的羧基和羥基，故從反應(yīng)基團(tuán)上，筆者將其分為以下3類：雙糖單位中的羥基（-OH）發(fā)生反應(yīng)；透明質(zhì)酸的金屬鹽類；與羧基作用形成酯。
圖：透明質(zhì)酸分子中的羧基和羥基
羥基發(fā)生反應(yīng)
據(jù)不完全查詢，目前由雙糖單位中羥基發(fā)生反應(yīng)而生成的透明質(zhì)酸衍生物主要有乙酰化透明質(zhì)酸鈉和羥丙基三甲基氯化銨透明質(zhì)酸鈉。
乙酰化透明質(zhì)酸鈉由透明質(zhì)酸鈉經(jīng)乙?；磻?yīng)得到，由于單位結(jié)構(gòu)中有4個(gè)羥基可被乙?；〈?，故會(huì)有0-4不同取代度的乙?；该髻|(zhì)酸鈉。
乙?；男缘淖畛跄康模话阏J(rèn)為是保持HA親水性的前提下增加HA的親脂性，取代程度不同會(huì)影響HA的親水性和親脂性。
最早開(kāi)始研究乙?；疕A的是日本資生堂，他們?cè)?0年前便開(kāi)始了這項(xiàng)研究，并申請(qǐng)了相關(guān)專利，因此在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，乙酰化HA的生產(chǎn)和銷售被其壟斷。
目前市場(chǎng)上有著不同程度的乙酰化HA，奇華頓曾推出一款完全乙?；耐该髻|(zhì)酸鈉（Primalhyal Ultrafiller），即4個(gè)羥基完全被乙?；?；此外，華熙生物曾于2017年推出了75%乙?；ㄆ骄〈葹?）的乙酰化透明質(zhì)酸（Hymagic -AcHA）。
據(jù)華熙生物相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)：乙?；钠骄〈仍?.6-3.6之間，乙?；疕A的親水親脂性能最佳。低于2.6親脂性不明顯，大于3.6親水性變差。
注：表中“應(yīng)用產(chǎn)品”一欄來(lái)自美麗修行查詢。
而羥丙基三甲基氯化銨透明質(zhì)酸鈉，是一種陽(yáng)離子化的透明質(zhì)酸鈉，山東眾山生物科技有限公司的SMOHYA 致澤原料的主要物質(zhì)就是該化合物。
透明質(zhì)酸的金屬鹽類
透明質(zhì)酸鈉便是羧基的氫離子被鈉離子取代得到的鈉鹽，氫離子被金屬離子取代生成的成分還有，華熙生物先后推出的水解透明質(zhì)酸鋅、水解透明質(zhì)酸鈣、透明質(zhì)酸鉀，前兩項(xiàng)成分已于2022年完成化妝品新原料備案，透明質(zhì)酸鉀于2022年11月完成專利申請(qǐng)。
與羧基作用形成酯
雙糖單位中的羧基除與金屬離子結(jié)合形成鹽外，也有科學(xué)家將其與氯硅烷類物質(zhì)反應(yīng)形成酯類化合物，以實(shí)現(xiàn)對(duì)透明質(zhì)酸的改性從而獲得更多樣的功效。
圖：“一種硅烷化玻璃酸酯復(fù)合物的制備方法”發(fā)明專利
2014年5月，山東福瑞達(dá)生物工程有限公司的“一種硅烷化玻璃酸酯復(fù)合物的制備方法”的發(fā)明專利獲得授權(quán)，并且該專利的相關(guān)論文在日用化學(xué)工業(yè)發(fā)表。專利和論文描述的便是一種透明質(zhì)酸酯類化合物。
越來(lái)越小的透明質(zhì)酸
早期，透明質(zhì)酸作為一種高分子多糖添加在護(hù)膚品中，其在皮膚表面起到的作用主要是保濕。而隨著人們對(duì)透明質(zhì)酸了解的不斷加深，研發(fā)科學(xué)家嘗試將大分子透明質(zhì)酸用物理、化學(xué)或酶切的方式進(jìn)行降解，或者以直接微生物發(fā)酵生產(chǎn)的方式，獲取分子量更小的透明質(zhì)酸。
眾所周知，不同聚合度（形成分子的雙糖單位數(shù)量不同）的透明質(zhì)酸功效并不相同。
據(jù)公開(kāi)資料顯示，目前有多家企業(yè)推出了寡聚透明質(zhì)酸原料，分子量大小和功效也不盡相同。
一直以來(lái)，小分子HA的生物活性存在爭(zhēng)議，有觀點(diǎn)認(rèn)為小分子HA有致炎風(fēng)險(xiǎn)，也有文章報(bào)道了小分子HA引發(fā)了炎癥響應(yīng)提高的數(shù)據(jù)；
也有觀點(diǎn)認(rèn)為，創(chuàng)傷修復(fù)中的炎癥階段確實(shí)是小分子透明質(zhì)酸或寡聚透明質(zhì)酸鈉介導(dǎo)的，但小分子HA引發(fā)炎癥響應(yīng)提高不一定對(duì)皮膚有負(fù)面影響，這是修復(fù)過(guò)程中不可或缺的一部分。
目前在小分子透明質(zhì)酸是否帶來(lái)炎癥反應(yīng)的負(fù)面影響這點(diǎn)上，尚無(wú)定論。
醫(yī)美用交聯(lián)透明質(zhì)酸的發(fā)展
透明質(zhì)酸的一個(gè)發(fā)展方向是趨向于分子量更小，而另一個(gè)發(fā)展方向則是希望制造出超高分子量或者說(shuō)聚合度更高的交聯(lián)透明質(zhì)酸。
交聯(lián)是指透明質(zhì)酸在交聯(lián)劑的催化下發(fā)生分子內(nèi)交聯(lián)或者與交聯(lián)劑的官能團(tuán)發(fā)生分子間交聯(lián)，使其分子鏈增長(zhǎng)、分子量增大，從而提高其機(jī)械強(qiáng)度、黏彈性和抗降解性。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是將HA分子通過(guò)“媒介”（即交聯(lián)劑）在空間上“綁”在一起，形成更大的網(wǎng)絡(luò)。
并且，交聯(lián)程度不同，透明質(zhì)酸的物質(zhì)狀態(tài)也不相同，交聯(lián)程度越高，其狀態(tài)逐漸由液體到凝膠、甚至到固體過(guò)渡。
應(yīng)用在化妝品中，該類透明質(zhì)酸能夠在皮膚表面形成長(zhǎng)效生物保護(hù)膜，具有鎖水、儲(chǔ)水、隔離、防護(hù)等作用，也可用作水溶性或油溶性活性物質(zhì)的傳遞系統(tǒng)。
但透明質(zhì)酸鈉交聯(lián)聚合物更多是作為填充劑應(yīng)用在醫(yī)美領(lǐng)域。由于透明質(zhì)酸能在體內(nèi)通過(guò)代謝途徑被降解，用于注射填充時(shí)，為了保證更為穩(wěn)定而持久的效果，必須進(jìn)行交聯(lián)。通常分子量越大、交聯(lián)率越高的透明質(zhì)酸，在體內(nèi)維持的時(shí)間越長(zhǎng)、塑型效果越好。
因此，不同交聯(lián)技術(shù)的使用將直接影響透明質(zhì)酸的塑型能力、持久度等表現(xiàn)。交聯(lián)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)具有一定的難度，也成了各家企業(yè)技術(shù)差異的關(guān)鍵所在。
據(jù)Medactive發(fā)布的文章介紹，目前市場(chǎng)上主要的交聯(lián)劑主要為兩類：BDDE（丁乙醇縮水甘油醚）和DVS（二乙烯基砜）。FDA 認(rèn)證的產(chǎn)品既有使用BDDE也有使用DVS，有部分學(xué)者指出，DVS交聯(lián)的產(chǎn)品硬度更高更持久，BDDE質(zhì)地柔軟，溶脹更明顯，主要是因?yàn)镈VS分子中有一個(gè)結(jié)合后不易打開(kāi)的巰基，而B(niǎo)DDE分子鏈更長(zhǎng)。
近些年來(lái)，由于醫(yī)美行業(yè)發(fā)展的需要，也不斷涌現(xiàn)出新的透明質(zhì)酸交聯(lián)技術(shù)，使得填充用的透明質(zhì)酸更安全、填充效果更持久、更不易被降解代謝。
2018年12月，歐華美科控股的法國(guó)里昂BIOXIS PHARMACEUTICALS公司研發(fā)生產(chǎn)的BIOXIS Velvet天鵝絨交聯(lián)技術(shù)透明質(zhì)酸在中國(guó)香港批準(zhǔn)并上市。
圖：BIOXIS Velvet天鵝絨交聯(lián)技術(shù)透明質(zhì)酸，圖源歐華美科醫(yī)學(xué)科技公眾號(hào)
該交聯(lián)技術(shù)的核心是使用線形透明質(zhì)酸進(jìn)行薄層交聯(lián)（TLT），即在生產(chǎn)加熱過(guò)程中能讓熱量滲透到凝膠內(nèi)部，進(jìn)行分區(qū)加熱，最終凝膠受熱均勻，確保凝膠內(nèi)部和周邊BDDE均勻交聯(lián)，共價(jià)規(guī)律形成，共價(jià)結(jié)合率高 ，最終得到均質(zhì)的透明質(zhì)酸凝膠。
2020年，據(jù)Biomacromolecules發(fā)布的文章報(bào)道，一研究者設(shè)計(jì)了一種基于二硫鍵網(wǎng)絡(luò)的可降解透明質(zhì)酸水凝膠，通過(guò)光引發(fā)自由基可以有效地控制硫醇化透明質(zhì)酸水凝膠的交聯(lián)度，從而調(diào)節(jié)它們的機(jī)械性能。由于這類凝膠的機(jī)械強(qiáng)度可以通過(guò)光氧化和光降解進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得水凝膠的機(jī)械性能能夠通過(guò)光刻的方式進(jìn)行特別定制，從而獲得更為復(fù)雜的凝膠材料。
2022年，《International Journal of Molecular Sciences》雜志上發(fā)布了一篇文章，長(zhǎng)庚大學(xué)的Jyh-Ping Chen教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了光交聯(lián)透明質(zhì)酸（HA）/羧甲基纖維素（CMC）水凝膠作為硬腦膜替代品。
HA/CMC水凝膠通過(guò)在400 nm可見(jiàn)光下，共交聯(lián)透明質(zhì)酸甲基丙烯酸酯（HAMA）和甲基丙烯酸羧甲基纖維素（CMCMA）制備。這種光交聯(lián)的HA/CMC（HC）水凝膠具有生物相容性、可降解性和一定機(jī)械強(qiáng)度。
圖：光交聯(lián)透明質(zhì)酸（HA）/羧甲基纖維素（CMC）水凝膠相關(guān)論文
以上提到的交聯(lián)類透明質(zhì)酸使用的多為化學(xué)交聯(lián)劑，或者搭配其他材料進(jìn)行復(fù)合交聯(lián)；在醫(yī)美領(lǐng)域，使用化學(xué)交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)的透明質(zhì)酸在注射填充時(shí)存在一定的致敏風(fēng)險(xiǎn)，這主要是由化學(xué)交聯(lián)劑引起的。為追求更為安全的透明質(zhì)酸，也有出現(xiàn)以物理方式進(jìn)行透明質(zhì)酸的交聯(lián)。
上海交大張洪斌教授的研究團(tuán)隊(duì)曾對(duì)冷凍解凍方式制備透明質(zhì)酸凝膠過(guò)程中的各種因素進(jìn)行了研究。所制備凝膠的性質(zhì)表征和分析結(jié)果表明：
凝膠性質(zhì)受冷凍解凍過(guò)程（冷凍時(shí)間和冷凍解凍次數(shù)）、透明質(zhì)酸分子量以及小分子添加物等多方面因素的影響。
隨著冷凍時(shí)間的延長(zhǎng)或者冷凍解凍次數(shù)的增加，溶液中更多的自由鏈參與了物理交聯(lián)凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成，從而促進(jìn)了其力學(xué)性能的提高；隨著冷凍時(shí)間的延長(zhǎng)，纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其密度相應(yīng)增加，凝膠的熱穩(wěn)定性也相應(yīng)提高。
根據(jù)這項(xiàng)研究，或許能進(jìn)一步制備生產(chǎn)出更穩(wěn)定、力學(xué)性能更優(yōu)、維持時(shí)間更久、更安全的物理交聯(lián)透明質(zhì)酸凝膠。
由于交聯(lián)透明質(zhì)酸最初是作為生物醫(yī)學(xué)的組織工程材料被使用，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著更多的前沿研究，這些研究或有可能進(jìn)一步被應(yīng)用在醫(yī)美領(lǐng)域。
據(jù)中銀證券發(fā)布的行業(yè)研究報(bào)告顯示，目前透明質(zhì)酸行業(yè)受三大利好因素影響：需求增長(zhǎng)、產(chǎn)能擴(kuò)張、政策引導(dǎo)，其中需求涉及醫(yī)美、醫(yī)用敷料、功效性護(hù)膚品等多個(gè)領(lǐng)域，各個(gè)領(lǐng)域的滲透率都在增加，這些因素都將促進(jìn)透明質(zhì)酸行業(yè)的進(jìn)一步繁榮。
而透明質(zhì)酸相關(guān)研發(fā)技術(shù)的發(fā)展將成為企業(yè)強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素之一，與多個(gè)因素一起推動(dòng)行業(yè)前行。
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信息來(lái)源：中生藥協(xié)、百度百科、呂小鳯、美麗修行、中國(guó)香料香精化妝品工業(yè)協(xié)會(huì)、國(guó)家藥品監(jiān)督管理局、 硅碳鼠妝研人、知乎、眾山生物官網(wǎng)、言安堂、Medactive、歐華美科醫(yī)學(xué)科技、生物基科研前瞻、未來(lái)智庫(kù)。