文/曲文杰

近两年，透明质酸（HA，又称玻尿酸、玻璃酸）在医疗美容领域、化妆品领域声名鹊起，受到广大消费者的喜爱和追捧。但其实人们对透明质酸的了解仍仅停留在表面。透明质酸作为一种高分子多糖，在人体中广泛分布，是构成人体细胞外基质和细胞信息传递蛋白聚糖链的重要成分。由于HA具有极强的保水性，独特的流变学特性，良好的生物相容性，高生物活性，因此被广泛应用在医药和化妆品等领域。

透明质酸简介

透明质酸（Hyaluronic Acid，HA）是由葡糖醛酸和N－乙酰氨基葡糖为重复单位组成直链高分子多糖，是一种广泛存在于脊椎动物组织细胞外基质的生物大分子物质，在医药领域透明质酸又被称作玻璃酸，目前透明质酸的商品形式均为其钠盐。

1934年美国哥伦比亚大学的Karl Meyer和John W. Palmer首次从牛眼玻璃体中分离获得透明质酸，此后，人们对透明质酸的分布、生理作用、化学结构、理化性质、制备工艺及其在医疗和化妆品方面的应用进行了广泛深入的研究，目前，它主要应用于临床治疗、诊断、化妆品基质和保健品原料等方面。透明质酸广泛存在于动物的各种组织间质中，如皮肤、脐带、关节滑液、软骨、眼玻璃体、鸡冠、鸡胚、卵细胞、血管壁等，其中以人脐带、公鸡冠、关节滑液、眼玻璃体含量较高。

透明质酸的制备方法主要有两种，动物组织提取和发酵法，早期透明质酸主要从人脐带和鸡冠中制备，发酵法生产透明质酸的研究起步于20世纪90年代，进行工业化生产的历史仅十余年，发酵液法生产透明质酸的微生物学基础在于：透明质酸是链球菌荚膜的主要成份。由不同来源、不同精制方法获得的透明质酸虽分子量不同，却无种属差异，对人及动物无抗原性。透明质酸钠作为药物成份自2000年起就被收录在《欧洲药典》，欧洲药典对透明质酸钠来源的规定是：来自于雄鸡冠提取或链球菌发酵。

透明质酸的应用

透明质酸的应用起始于20世纪70年代，美国科学家首创了使用透明质酸凝胶应用于眼科弹性手术，之后陆续开发出其他透明质酸医药产品，如防治骨关节炎、预防手术后粘连、滴眼液等。自20世纪90年代以后，由于透明质酸出色的保湿能力，透明质酸产品开始陆续应用在化妆品领域。进入2000年，随着经济的发展和大众对健康问题的日益关注，定位于膳食补充剂、改善关节和皮肤功能的保健食品开始面世，并得到市场的逐步认可。

透明质酸在化妆品领域的应用

● 保水作用

HA在皮肤组织中的保水作用是其最重要的生理功能之一，其理论保水值高达1000ml/g以上。HA在较高浓度时，其长的分子链相互绞织成网状，加之与水以氢键结合，从而起到很强的保水作用。HA在细胞间质中的主要作用是保持水分，与其它硫酸化黏多糖和胶原蛋白、弹性蛋白等纤维状蛋白质，共同组成含大量水分的胞外胶状基质，成为细胞代谢的物质交换介质。这种含水的胶状基质，使皮肤柔韧、富有弹性，充足的水分使肌肤光滑细嫩。当皮肤的湿润感消失，出现皱纹时，有人认为就是由于HA的减少而引起的。随着年龄的增长，皮肤中HA的含量降低，皮肤组织细胞和细胞间的水分含量减少，细胞间的以HA为主组成的胶状基质所填充的空间减小，导致细胞排列紧密，胶原蛋白失水硬化，使皮肤粗糙，失去弹性。因此水分对于皮肤健康是至关重要的。保水保湿一直是护肤化妆品（skin care cosmetic）最主要的研究课题之一，也是护肤品的主要的功能之一。

● 维持细胞外的空间

HA与硫酸软骨素、硫酸皮肤素、胶原等成分及其所包含的大量水分，共同组成细胞外基质—细胞的生存空间。有利于营养物质的供应和代谢废物的排放，表皮细胞的迁移。

● 大离子功能

HA分子链上每一个双糖单位带有一个负电荷，使它具有类似离子交换剂的作用，调节细胞周围阳离子的流动和浓度。

● 参与角蛋白细胞的变化过程

HA在表皮层中密切参与角蛋白细胞的增殖、向外层迁移和分化等，调节整个变化过程，而其本身的代谢受激素、生长因子和细胞活素等信号分子的调控。视黄酸和表皮生长因子（EGF）可刺激HA的生物合成，增加皮肤中HA的含量。

● 受体结合作用

HA与表皮细胞表面的CD44结合，促进表皮细胞的正常分化。CD44受体是表皮的正常生长和分化的标志，而皮肤发生鳞状细胞癌时，角蛋白细胞的分化停止，与CD44受体的减少和HA从细胞表面的脱落有关。HA是细胞存活的信号物质，它与角蛋白细胞表面受体的结合，产生刺激作用，可减缓向最终凋亡的角质细胞分化。

● 清除自由基的作用

HA在表皮中可清除阳光中的紫外线照射所产生的活性氧自由基,保护皮肤免受其害，被称为高效的自由基“清道夫”。氧自由基可导致脂质过氧化，破坏细胞膜，杀伤细胞，并与皮肤的色素沉着有关。HA与氧自由基发生反应，自由基被清除，HA被降解。因此HA还具有防晒作用。

当HA涂于皮肤表面时，会形成一层具有黏弹性的透明水化膜，它像天然存在于皮肤细胞间基质中的HA一样，起到优良的保水功效，而且具有良好的透气性，无油腻感，令皮肤感觉自然，光滑柔软。HA以其特有的保湿功效和理化性质，已成为国际上公认的优良天然保湿因子，可以应用于所有的高档化妆品。

透明质酸的商业化现状

20世纪70年代，Endre Balazs博士和他的研发团队开发了一种从鸡冠和人脐带中分离纯化透明质酸的工艺，并实现了透明质酸在眼科黏弹剂的小范围使用，但产量较低，难以满足不断扩展的终端应用市场。20世纪80年代，日本首次报道使用链球菌发酵法生产透明质酸。

20世纪80年代，国内科研机构先后设计研究了利用人脐带、公鸡冠及动物眼玻璃体等原料提取制备透明质酸的工艺，并取得了一定进展。20世纪90年代，国内部分科研机构进行了发酵法制备透明质酸工艺的研究，推动了我国透明质酸生产的发展。国家科委对发酵法生产透明质酸项目非常重视，先后将此项目列入国家“八五”和“九五”重点科技攻关项目计划。经过二十多年的发展，我国透明质酸的发酵技术水平以及产量和质量均已达到国际先进水平，我国已成为全球最大的透明质酸原料生产国之一。

目前国内主要的透明质酸钠生产商包括，华熙生物、安华、银河、和东辰等，截止日前，华熙生物已完成对东辰的收购，至此，在国内透明质酸生产市场的版图上华熙生物独占半壁江山。

微生物发酵是运用酶工程、微生物代谢工程和生化工程的原理和技术，定向生产目标活性物，是现代生物高新技术。透明质酸产生菌在发酵过程中是一个复杂的生物反应器，有复杂的酶系生化反应，存在多通道代谢途径，除透明质酸外，还会产生乳酸、蛋白质、核酸等多种杂质代谢产物。

商业化的透明质酸原料产品分子量一般介于500kDa至2,000kDa，超过此范围的超高分子量、低分子量、寡聚透明质酸的生产均较困难。透明质酸在生产过程中，不同菌种发酵出的产品分子量不同，通常1,500kDa左右，且提取纯化过程高分子容易降解，难以生产出2,000 kDa以上的高分子量透明质酸。低分子量透明质酸通常采用过氧化氢、酸、碱降解等化学方法生产，此类降解反应过程不易控制且产品分子量分布不均，对透明质酸的结构破坏较大，同时存在环保和生产安全问题。

华熙生物采用全球领先的透明质酸发酵、酶切及分离纯化技术，实现了2kDa到4,000kDa分子量范围内不同分子量段透明质酸的产业化技术突破，低分子量段如2-5kDa、5-10kDa、30-50kDa、200-400kDa等，高分子量段如2,400-2,600kDa、3,000-3,500kDa、3,500-4,000kDa等。一方面，凭借自主研发于全球首次实现透明质酸酶的规模化生产，酶活比行业水平高10倍以上；基于自产的透明质酸酶于全球首次使用微生物酶切法大规模生产寡聚透明质酸，该分子量的透明质酸平均分子尺寸小于25纳米，易于实现透皮吸收，且相较于传统化学降解法得到的产品纯度更高，结构更加完整，能够发挥更高的生物活性和生物利用度，包括抗氧化活性、保湿性及细胞损伤修复作用等。另一方面，通过诱变筛选得到了可生产高分子透明质酸的优质菌株，并采用分段控温发酵和纯化技术，实现了分子量高达4,000 kDa透明质酸的产业化生产。

结语

以透明质酸为核心的一系列生物活性物产品，透明质酸产品包括医药级、外用级和食品级三大品类、近200个规格，广泛应用于药品、医疗器械、化妆品及功能性食品领域。其他生物活性物产品包括γ-氨基丁酸、聚谷氨酸、依克多因、小核菌胶水凝胶、纳豆提取液、糙米发酵滤液、麦角硫因等。目前国内原料产品已出口至美国、欧盟、日本等40余个国家和地区，亦可根据客户需求，提供产品定制开发。核心技术的产业化和商业应用已非常成熟。