說起透明質酸(玻璃酸),也許有許多人並不熟悉,可說起它的另一個名字玻尿酸,卻是家喻戶曉。人們臣服於它卓越的美容效果,但對於它本身卻知之甚少。其實透明質酸最開始的發現是在牛眼,早期應用也主要是在醫藥領域,由於它的超強補水特性,所以透明質酸在美容行業完成了華麗轉身,成為了最受歡迎的美容成分。
透明質酸發現與提取
透明質酸是一種粘多糖,由單位D-葡萄糖醛酸及N-乙醯葡糖胺組成的高級多糖,平均分子量介於10萬-1000萬道爾頓。透明質酸是白色膏粉狀或纖維狀物質,無色無味,有強吸溼性,極易溶於水,由於其水溶液呈透明玻璃狀,所以也被稱為玻璃酸。
1934年,美國哥倫比亞大學Meyer教授和Palmer教授首次從牛眼玻璃體中成功地分離出透明質酸。但由於動物組織提取法提取透明質酸原料來源有限,分離純化工藝複雜,且生產成本很高,所以產能十分有限,僅應用於醫藥領域以及少部分眼科手術,只有極少英國皇室貴族人員用於美容保養,應用受到很大制約。
由於生產技術的革新,尤其是我國研發出發酵技術,透明質酸才被廣泛應用。與提取法相比發酵技術生產規模迅速擴大,質量顯著提高,生產成本顯著降低。
透明質酸體內分布
透明質酸是一種多功能基質,廣泛分布於人體各個部位,是構成人體細胞間質、眼玻璃體、關節滑液等結締組織以及真皮層中主要成分。透明質酸以其獨特的分子結構和理化性質,在機體內顯示出多種重要的生理功能。如潤滑關節,調節血管壁的通透性,調節蛋白質、水電解質擴散及運轉,促進傷口癒合等。
透明質酸是人體內不可替代的天然物質,雖然一個成年人中體內透明質酸含量僅約為15g,但沒有它人就不可能存活。
胚胎時期體內透明質酸的含量最高,隨著年齡增長體內含量逐漸減少,體內的透明質酸從25歲以後就開始流失,30歲時只剩下幼年期65%、60歲時只剩下25%,皮膚老化、關節退化、動脈硬化、眼老花等症狀與體內透明質酸含量逐漸減少密切相關。
透明質酸功效與應用
透明質酸具有良好的保水性、潤滑性、黏彈性、生物降解性及生物相容性等理化性能和生物功能,在醫療骨科、眼科、普外科、泌尿外科、胃腸科、耳鼻喉科、口腔科、整形外科、皮膚科等 、化妝品及功能性食品領域中應用十分廣泛。
透明質酸對皮膚的作用
1、增加皮膚彈性
透明質酸是一種外觀透明、具黏性的膠狀物質,它的水溶液為粘彈性流體,填充在皮膚組織細胞與膠原纖維的空間中,當透明質酸吸收水分後,使得彈力纖維及膠原蛋白處在充滿溼潤的環境中,提高了膠原蛋白的利用率,並為自體透明質酸細胞提供了適宜的環境,刺激自身透明質酸的分泌,兩者相互作用,增加皮膚彈性。
2、促進組織修復
當炎症發生或創傷形成時,外用大分子透明質酸(HA)和它的受體CD44結合成HA-CD44複合體,會促發成纖維細胞內的一系列反應,如細胞骨架的變化,調節組織癒合的過程。
創傷發生時,大分子透明質酸刺激CD44受體表達,促進成纖維細胞增生並遷移到傷口附近,促進組織癒合。而小分子透明質酸可以促進酪氨酸磷酸化,並激活磷脂酶PLCγ1,由此激活蛋白酶信號傳導通路和絲裂原活化蛋白激酶信號傳導系統,使血管內皮細胞有絲分裂,促進血管生產,進而促進組織恢復。
3、補水保溼
透明質酸有很強的水絡合能力,1個透明質酸分子可鎖住1000個水分子,同時透明質酸還能調節蛋白質、水、電解質的擴散和運轉,並有促進創傷癒合和特殊的保水作用,因而被稱為「理想的天然保溼因子」。
當含有透明質酸的護膚品塗在皮膚表面時,大分子透明質酸能在皮膚表面形成一層彈性水化膜,該水化膜能潤溼角質層,維持和加強角質層自身的吸水能力和屏障功能,從而起到防止皮膚水分蒸發與散失的效果,達到維持皮膚水環境的恆定作用。
而小分子的透明質酸,可以穿過皮膚角質層到底皮膚深處起到鎖水保溼的作用,不同分子量的透明質酸,可以到達不同皮膚深度,進行全方位的補水保溼。
透明質酸的保溼性還可隨外部環境溼度變化而調節,當外界相對溼度較低時,透明質酸的吸溼量提高,而當外界相對溼度較高時,透明質酸的吸溼量又降低,這種獨特的性質適應了皮膚在不同季節、不同環境溼度下對保溼性的要求。
4、透皮吸收促進劑
透明質酸是良好的透皮吸收促進劑,分子量小的透明質酸可滲入皮膚表層,促進皮膚對其它活性營養成分的吸收和廢物排洩。
透明質酸還具有乳化穩定劑的作用,可使水相增稠,添加透明質酸的化妝品膏體細膩均勻,具有無油膩和不阻塞皮膚的特點。
5、醫美整形
在醫美整形方向,透明質酸主要以填充劑或注射劑的形式來使面容年輕化,比如通過隆鼻、除皺、面部凹陷填充等方式達到美容的目的。透明質酸填充能夠有效改善面部皺紋,且可維持較長時間。有文獻報導,與矽膠對比,透明質酸隆鼻效果雖然相當,但是併發症發生率明顯小於矽膠,具有更好的安全性,更適合臨床應用。
透明質酸對眼的作用
透明質酸是人眼中的固有成分,眼球中的玻璃體是由98%的水和2%的膠原與透明質酸組成,它具有粘彈性、滲透性、和透明性三大特點。對眼球起到支持、減震、營養及對光線的散射作用。
1、眼科手術
醫用級別透明質酸具有潤滑、保溼、提高藥效、緩解乾眼症、促進角膜、結膜損傷癒合等功效。透明質酸廣泛應用於各類眼科手術,如角膜移植術、晶體植入術、抗青光眼手術中,起到保護角膜上皮、緩衝機械力、維護正常前房、保護眼內組織、防止玻璃體脫出的作用。
2、眼部潤滑保溼
透明質酸被稱為天然保溼因子,是天然的保溼潤滑劑,可以起到滋潤雙眸,緩解乾澀,溼潤舒適的作用,對隱形眼鏡也有很好的潤滑、溼潤作用。外用透明質酸,可以有效緩解眼部疲勞、乾澀。
3、治療乾眼症
對於乾眼症來說,透明質酸還可以以有效延長淚膜破裂時間,減少乾眼症患者眨眼次數並緩解幹、澀、癢、痛症狀。
4、修復角膜損傷
角膜是眼球的最外層部分,能夠將光聚焦到眼內神經感覺系統上並為眼球提供保護,然而角膜損傷或疾病會迅速導致角膜瘢痕和變薄,最終導致失明。
角膜移植能有效治療因角膜受損引起的失明,但存在角膜供體短缺等問題。克服角膜移植限制的一個有效的方法是使用生物材料來替代受損的角膜組織。
由於角膜是由膠原纖維高度有序組裝結構,人類角膜在380至800 nm光譜範圍內的透射率超過95%。而透明質酸-膠原水凝膠在380 nm至410 nm處的透射率均超過94%,在410 nm至800 nm之間的透射率均超過95%,可與角膜相媲美。
角膜替代物的另一個重要光學特性是它的焦功率。據報導,人眼角膜的平均折射率為1.376,水凝膠的折射率在1.340 ~ 1.343之間,表明水凝膠的焦功率略低於人眼角膜,與人眼角膜的焦距差約為2毫米。
研究發現,透明質酸-膠原水凝膠具有良好的光學性能,適合作為角膜基質的替代品。
其他
關節:透明質酸以鈉鹽形式存在於關節滑液中,並且是軟骨基質的成分之一,它可以潤滑關節腔、減少結締組織摩擦、緩衝外界衝力對關節軟骨壓迫作用。將外源性的高分子量、高濃度、高粘彈性透明質酸注入關節中,可以讓滑液恢復至正常狀態,並促進軟骨自然修復。
外科:透明質酸在外科中常用於預防或減少盆/腹腔手術的術後黏連。
腫瘤:透明質酸具有良好的靶向作用和生物相容性,因此可廣泛用於腫瘤治療,既可以作為靶向因子,又可以作為藥物載體。