ヒアルロン酸について知っておくべきことは?

ヒアルロン酸、ヒアルロン酸としても知られていますは、度重なる交代により粘性多糖類物質(1勝3敗)と-2-acetamido-2-deoxy -β-D-glucoseβ経由結びつけ−1、4およびβ−1、3 glycosidic債券(1 ~ 4)-O -β-D-glucuronic酸[1]。分子量は数万から数百万に及ぶ。分子中のn-アセチルグルコサミンとグルクロン酸のモル比は1:1であり、その構造を図1に示す[2]。

1937年、kendell et al。[3]。抽出HAバクテリアの発酵スープから抽出されます以来、医薬品、化粧品、健康食品などの流通、物理化学的性質、化学構造、生産過程、応用などの分野において、広範かつ綿密な研究を展開してきた。

1ヒアルロン酸の性質と分布

ヒアルロン酸他の粘性多糖類と共通する多くの性質を有しています。白色で、室温では非晶質で、無臭、無味、吸湿性が高く、水に溶けやすく、有機溶媒に不溶です。しかし、ヒアルロン酸は他の糖と比べてユニークな性質を持っています。これは、ヒアルロン酸の直鎖軸上のグルクロン酸とn-アセチルグルコサミンとのグリコシド結合、水素結合、水溶液との相互作用により、ヒアルロン酸が宇宙空間で半径200 nmの硬いらせん柱を形成するためである。一方、水酸基が多いため、カラムの内面は親水性が強い。一方、ヒドロキシル基の連続的かつ方向性のある配列は、ヒアルロン酸分子鎖上に高い疎水性領域を形成する。ha濃度が10-3以下であっても連続的な三次元ハニカムネットワーク構造を形成することを可能にするのは、まさにha分子の親水性および疎水性である。水分子は、このハニカムネットワーク内のらせん状の柱に極性結合とヒアルロン酸分子との水素結合によって固定されており、容易に失われません。そのため、ヒアルロン酸は、分子スポンジのように自分の重さの約1000倍の水分を吸収することができ、最高の保湿剤として国際的に認められています[4]。

自然界では、haは高等動物の様々な組織に広く分布している。haは現在、臍帯、皮膚、ヒト血清、鶏の櫛、滑液、脳軟骨、眼硝子体、鶏胚、ヒト尿、動脈壁、静脈壁から分離されている。哺乳類では、ヒアルロン酸の量が最も多いのは、硝子体、滑液、へその緒である[5]量HA鶏の櫛では滑液のそれに似ています[6]。haはタンパク質に結合し、他のムコ多糖と共存している。それは、ガラス体と滑液に溶解した形で、鶏の櫛とへその緒にゲル状に存在します。ヒアルロン酸は高等動物の組織だけでなく、いくつかの細菌にも存在しています。主に緑膿菌(pseudomonas aeruginosa)、パーフリンシュ菌(clostridium perfringens)、溶血性連鎖球菌(streptococcus hemolyticus type a, b, c)などの高ha含有細菌が発見されている[7]。

2。 ヒアルロン酸の応用

2.1化粧品におけるヒアルロン酸

ヒアルロン酸保湿効果が高く、高級化粧品の天然保湿成分添加剤です。それは人間の皮膚組織に広く存在し、良好な互換性を有する自然な要因であるため、オリジナルのクリーム、ローション、およびローションから現在の入浴剤、粉末、口紅などに、ほぼすべての美容化粧品に添加することができます[8]。その優れた性能は、国際化粧品業界から広く注目されています。ヒアルロン酸が含まれている化粧品を皮膚表面に塗布すると、ヒアルロン酸は皮膚表面に粘弾性の水和膜を形成し、皮膚の角層を滑らかにして保湿します。また、異物菌やほこり、紫外線の侵入を防ぎ、皮膚を損傷から守ります。同時に、ヒアルロン酸は皮膚の表皮に浸透し、毛細血管をわずかに広げ、血液の循環を増やし、中間代謝を改善し、皮膚の栄養素の吸収と老廃物の排出を促進します。また、ヒアルロン酸は、強力なシワ低減効果を持ち、肌の弾力を高め、肌の老化を遅らせます。これは、ヒアルロン酸が肌の保湿と栄養に与える二重の効果です。

2.2医学におけるヒアルロン酸

ヒアルロン酸とその塩人体などの結合組織の主成分は#39;の細胞間マトリックス、目の硝子体、関節軟骨、および関節の滑液[9]。そのユニークな物理的、化学的性質と生理学的機能により、ヒアルロン酸は医療分野で広く使用されています。関節疾患の治療では、外生のヒアルロン酸を補充することは、関節液の潤滑機能を回復することができ、病気の関節自体を修復するための時間を作成し、関節の修復と機能の向上を促進する;眼科手術では、前室に注入された後、前室を効果的に支えることができ、目の中の他の組織の表面と手術器具の表面に保護膜を形成して、器具の機械的損傷を防ぐことができる;外科手術では、ヒアルロン酸は術後の接着を防止し、皮膚の傷の治癒を促進するために使用することができます;メディウムとして、haは目薬にも広く使用されている[10]。さらに、ヒアルロン酸は、ha受容体の標的効果を利用して、他の薬剤と組み合わせて、標的とタイミングを合わせて放出することができます。したがって、医療技術の段階的な発展に伴い、医療分野におけるヒアルロン酸の応用はますます広範囲になるでしょう。

2.3食品産業におけるヒアルロン酸の応用

量人体におけるヒアルロン酸約18gであり、人体の生理的活動に重要な役割を果たしています。関節腔、血管、心臓、目、脳などの組織や臓器に含まれるヒアルロン酸が減少すると、関節炎、アテローム性動脈硬化症、脈拍障害、脳萎縮などの疾病を引き起こす可能性がある。ヒアルロン酸の経口摂取は、体を補うことができます&#haの39の欠如と体内のヒアルロン酸の欠如によって引き起こされる組織や細胞の老化を防ぎます。特に、高齢者の健康維持に大きな効果があります。ヒアルロン酸は、消化と吸収によって老化を遅らせることができ、肌に潤いを与え、滑らかで、柔らかく、弾力があります[11];同時に、経口ヒアルロン酸は、人々に活力と若々しい活力を与えます。現在、経口ヒアルロン酸美容健康食品はますます注目され、より多くの人々に受け入れられています。

3ヒアルロン酸の準備

主に2つの方法がありますヒアルロン酸準備1つは動物組織から抽出する方法であり、もう1つは微生物発酵によって得る方法である[12]。

3.1組織抽出法

haは、皮膚、関節滑液、軟骨、眼硝子体、ニワトリの櫛、ニワトリ胚など、様々な動物組織の間質マトリックスに広く見出されている。この中には、人間のへその緒、鶏冠、関節滑液、眼硝子体などがある最高ヒアルロン酸内容だ。組織からhaを抽出する一般的な方法は以下の通りである:まず動物組織を均質化し、次に水に溶かし、塩溶液を希釈する。溶液を塩化ヘキサデチルピリジニウムで沈殿させ、得られた沈殿物を塩化ナトリウム溶液に溶解させる。生産された原油は、3倍エタノール溶液で沈殿させ、塩化ヘキサデチルピリジニウムとエタノール、あるいはゲルとイオン交換クロマトグラフィーを用いて繰り返し精製される。ヒトや動物から得られるヒアルロン酸は、粘度が高く保湿性に優れており、その相対分子量は一般的に60万を超えています。現在、高級化粧品や医療グレードの眼科で使用されているヒアルロン酸の大部分は、この方法で得られています。しかし、従来の抽出法はコストが高く、原料が限られ、精製が複雑であるため、増加する需要に対応することが困難である[13]。

3.2発酵製法

1970年代以降、いくつかの人々が使用しています微生物発酵によるヒアルロン酸生成。1985年、日本の資生堂は、ヒアルロン酸の製造にストレプトコッカス・ズエピデムスを使用していることを初めて報告しました。一般的に報告されているヒアルロン酸産生細菌は、主にベルガーのa群およびc群レンサ球菌である' sマニュアル。a群は主に人の病原体で、生産株として使用されるべきではない発疹性連鎖球菌などを含みます;グループcレンサ球菌は非ヒト病原体であり、工業生産に適している。現在、化膿連鎖球菌を用いたヒアルロン酸の工業生産は、すでに近年工業化の段階に達しています。一般的に、微生物によるヒアルロン酸の生産量と品質は、生産菌株の性能、培地と発酵プロセスの最適化、発酵プロセスの制御、発酵の下流での分離と精製などの側面に依存します。

3.2.1高収量系統の選択と育種

の育成高収量ヒアルロン酸株長期的に実行しなければならない非常に重要な仕事です。現在、China&#ヒアルロン酸生産株の39の繁殖は、依然として伝統的な人工突然変異に主に基づいています。一般的な突然変異誘発法は、自然または動物からオリジナルの株を採取し、それをズエピデミック連鎖球菌として同定し、ヒアルロン酸を生成し、この株をntg、紫外線、またはその組み合わせの出発株として用いる。遺伝的に安定で高レベルのヒアルロン酸を産生する株を、突然変異を継続するための開始株として選択する。このプロセスは、ヒアルロン酸の生産レベルを上げるために何度も繰り返されます。しかし、遊菌streptococcus zoepidemicusがヒアルロン酸を産生するメカニズムの継続的な詳細な研究に伴い、ha生合成のための重要な酵素のクローニングと、haの産生を増加させ、その分子量を制御するための遺伝子操作細菌の構築が、現在の研究開発の焦点となっている。

3.2.2培地のマッチング

ヒアルロン酸の生産に必要な条件は非常に厳しいものです。現在、ヒアルロン酸の工業生産のための主な炭素源は、グルコースと窒素ですソースはイーストパウダー。,ペプトン,牛肉エキスまたは化合物有機窒素源。しかし、このミディアムは情報の一致ことすらできない割合を不均衡という結果が出て窒素と炭素あるいは成長要因がつかめない、源連鎖状球菌zooepidemicus変わるの代謝経路や基板ブドウ糖が副産物として転換されるように乳酸または酢酸などの発酵生産レベルに影響を及ぼすヒアルロン酸配合。したがって、培地の選択は非常に重要です。

3.2.3発酵技術の最適化と発酵プロセスの制御

ヒアルロン酸を産生する連鎖球菌は条件性無酸素菌であり、ヒアルロン酸は連鎖球菌のカプセルの主成分である。発酵ブロスに溶存酸素が多すぎると、細菌にダメージを与えます。不十分な溶存酸素は、細菌がカプセルを産生せず、ヒアルロン酸の産生を減少させることにつながるzooepidemicus連鎖球菌の刺激の欠如をもたらします。発酵ブロス中の溶存酸素レベルに影響を与える主なプロセス要因は、回転速度と曝気量です。さらに、温度、回転速度、phの違いがヒアルロン酸の分子量に大きな影響を与えます。ヒアルロン酸の発酵速度論を研究することは、発酵生産プロセスの法則を理解するのに役立ちますヒアルロン酸の効率.

3.2.4発酵スープ中のヒアルロン酸の分離と精製

下流の分離精製プロセスは、高分子量で高純度のヒアルロン酸を得るための重要なリンクであり、多くの企業において高規格haの生産を制限するボトルネックとなっています。のヒアルロン酸発酵ブロスは非常に粘性があり、複雑な多相系である。流体の性質は非ニュートン的である。発酵ブロス中の主な浮遊固形物は:発酵生成物ヒアルロン酸、細菌細胞、各種不純物タンパク質および培地中の残留成分およびその他の代謝物。発酵ブロス中の他の成分からhaを迅速かつ効果的に分離することは困難である。同時に、発酵培養液中の細菌の自己分解によってhaを分解するヒアルロニダーゼが生成され、haの分子量が大幅に減少する[14]。したがって、適切な分離・精製プロセスを見つけることは、高品質のヒアルロン酸を製造する上で非常に重要です。

4展望

発酵は費用対効果の高い方法です生産ヒアルロン酸抽出は簡単ですそれは生産のためにスケールアップされており、広い市場の見通しを持っています。化粧品グレードhaの国際市場価格は1000から2000です$1キロ、医薬品グレードのhaの価格は6000 ~ 20000です$/ kg。1985年には国際市場におけるhaの総売上高は1億ドルであったが、1990年には2億ドルを超え、1995年には6億ドルに達した。統計によると、ヒアルロン酸関連製品の世界市場は、2004年には約30億ドルであり、医薬品、化粧品のスキンケア用添加剤と医療製品がそれぞれ市場の半分を占めています。欧州、米国、日本はヒアルロン酸製品の最大の生産・使用市場であり、今後も年率15%の成長が見込まれています。現在、ヒアルロン酸の年間国内需要は約5トンです。

1980年代以降、生産発酵によるヒアルロン酸海外でも実現されており、メーカーも10数社から数百社に増え、規模もどんどん大きくなっています。一方、中国では、ヒアルロン酸の生産レベルと生産効率が相対的に低く、微生物発酵によってhaを生産するメーカーも少なく、中国におけるヒアルロン酸の開発と応用を深刻に制約しています。現在、中国におけるヒアルロン酸生産の発展の妨げと解決しなければならない問題は主に以下の通りです。

(1) 細菌株の低収率:中国の文献によると、実験室レベルの収率は約6 ~ 8 g/ lに達するが、産業に適用した後、原料や発酵条件などの要因により、収率が大幅に低下する可能性がある。国際工場の発酵レベルは8 ~ 10 g/ l以上とまだ大きな差があります。そのため、従来の突然変異育種法や遺伝子工学的手法を用いて高収量の細菌株を得ることは、応用研究の重要な方向性である。

(2)分子が小さく不均一:影響を与える要因はたくさんありますヒアルロン酸の分子サイズ。文献の報告によると、発酵プロセス中に溶存酸素、ph、および温度が分子サイズに影響を与える可能性があります。

(3)未熟な発酵プロセス:速度論は現代の発酵技術の応用の基礎である。これを研究することで、発酵プロセスの法則を理解することができ、生産プロセスを最適化して制御し、高い基質変換速度と高い生産強度を得ることができます。

(4)発酵のメカニズムは明らかではない:既存の文献の報告によると、ごく少数の基質しかヒアルロン酸に変換できない。ヒアルロン酸の合成経路に関する研究は分子レベルで行われていますが、大幅に増加させることができる実行可能で効果的な理論はありませんヒアルロン酸の収量.

参照:

一石二鳥です凌ペッシェ。[1]ヒアルロン酸间学[M] .北京:中国軽工業出版、2000年。

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[5] pogrel ma、lowe ma、stern r。ヒト唾液中ヒアルロン酸(ヒアルロン酸)[j]。^『仙台市史』通史編1、通史編4、667-671頁。

[6]王洞です。日本における合成ヒアルロン酸[j]。^「journal of chemical industry and engineering」(英語). journal of chemical industry and engineering(2006) . 2016年4月1日閲覧

[7] zhang huzhong、wen yuanlin。動物の活成分の化学[m],天津:天津科技出版社,1995。

【8】徐紅、呂志華。化粧品におけるヒアルロン酸ナトリウムの応用[j]。中国生化学学会誌,1998:(5):222-223。

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[14] kui miaomiao, cui bo, sun hongbo, et al。青ネギ油の抽出・決定方法に関する研究[j]。『山東軽工業大学ジャーナル』、2010年、24(3):1-3。