С момента своего открытия ГК привлекла внимание учёных и специалистов в области медицины и косметологии благодаря своим исключительным увлажняющим, регенерирующим и противовоспалительным свойствам. Сегодня гиалуроновая кислота широко используется в фармацевтической промышленности, став важным компонентом множества лекарственных препаратов и косметических средств.
Мы подготовили подробный обзор методов получения гиалуроновой кислоты, способов её применения в различных областях медицины и косметологии.
Содержание
Что такое гиалуроновая кислота?
Гиалуроновая кислота (ГК) представляет собой природный полисахарид, который играет ключевую роль в организме человека. Она содержится в соединительных, эпителиальных и нервных тканях, являясь важным компонентом внеклеточного матрикса. Основное свойство гиалуроновой кислоты — способность притягивать и удерживать влагу, что обеспечивает необходимый уровень увлажнения тканей.
Одна молекула гиалуроновой кислоты может удерживать до 1000 молекул воды. Это делает её одним из наиболее эффективных увлажняющих компонентов, используемых в косметологии и медицине.
Гиалуроновая кислота играет важную роль в поддержании водного баланса кожи, составляя около 50% от всей гиалуроновой кислоты в организме. В дерме она регулирует осмотическое давление, поток ионов, а также действует как фильтр, исключая определённые молекулы. Это помогает стабилизировать структуры кожи за счёт электростатических взаимодействий.
Кроме того, гиалуроновая кислота способствует клеточной пролиферации и миграции, что важно для регенерации тканей. Она также участвует в процессах, связанных с прогрессированием злокачественных опухолей, что подчеркивает её значимость не только в косметологии, но и в медицине.
Однако эффективность гиалуроновой кислоты зависит от её молекулярной массы и концентрации. Существует два основных типа гиалуроновой кислоты: высокомолекулярная и низкомолекулярная, каждая из которых имеет свои уникальные свойства и применение.
Высокомолекулярная гиалуроновая кислота состоит из больших молекул, которые трудно проникают в кожу. Однако на поверхности кожи она создаёт защитную плёнку, которая удерживает влагу и делает кожу более увлажнённой. Такая кислота удерживает и поглощает воды больше, чем другие виды гиалуроновой кислоты.
В медицине она используется для улучшения увлажнения кожи, но из-за своих размеров не применяется в косметических средствах, проникающих в глубь кожи.
Низкомолекулярная гиалуроновая кислота имеет меньшую молекулярную массу, что позволяет ей легче проникать в верхние слои эпидермиса и достигать более глубоких слоев кожи. Она стимулирует производство коллагена, уменьшает воспаление и способствует быстрому восстановлению кожи.
Этот вид гиалуроновой кислоты широко используется в косметологических продуктах, направленных на глубокое увлажнение и восстановление кожного покрова.
Таким образом, гиалуроновая кислота является многофункциональным компонентом, который нашёл широкое применение в различных областях фармацевтики, медицины и косметологии.
Получение гиалуроновой кислоты
Гиалуроновая кислота (ГК) — важный компонент, естественно вырабатываемый в организме, играющий ключевую роль в поддержании увлажненности и эластичности кожи.
Однако с возрастом её синтез в организме замедляется, что требует дополнительного поступления гиалуроновой кислоты извне. Существует два основных метода получения гиалуроновой кислоты: физико-химический и микробный.
Физико-химический способ получения ГК: экстракция из животного сырья
Экстракция гиалуроновой кислоты (ГК) из животного сырья — это сложный процесс, включающий несколько этапов, направленных на извлечение и очистку этого ценного биополимера. Гиалуроновая кислота встречается в различных тканях млекопитающих и птиц, и её содержание и молекулярная масса могут значительно варьировать в зависимости от источника.
На сегодняшний день промышленное получение гиалуроновой кислоты чаще всего осуществляется из пупочных канатиков новорождённых и гребней кур. Однако существуют и другие методы, включающие экстракцию из стекловидного тела глаз крупного рогатого скота, синовиальной жидкости, суставных сумок, свиной кожи, плазмы крови и хрящевой ткани.
Этапы выделения гиалуроновой кислоты:
- Подготовка сырья. Процесс начинается с предварительного разрушения органов и тканей, содержащих гиалуроновую кислоту, а также разрушения белково-углеводных комплексов. Для этого используются методы измельчения и гомогенизации, которые помогают получить однородный гомогенат.
- Экстракция. Гомогенат подвергается экстракции с использованием водно-органических растворителей. На этом этапе важно эффективно извлечь гиалуроновую кислоту из комплекса с белками и другими полисахаридами. Для этого могут использоваться смеси ацетона с хлороформом, вода или водно-спиртовые растворы.
- Очистка. Для удаления ковалентно-связанных примесей пептидов применяют ферментативный протеолиз с использованием протеаз, таких как папаин, или химическую денатурацию с помощью хлороформа или амилового спирта с этанолом. Затем для очистки от примесей мукополисахаридов используются методы осаждения с хлоридом цетилпиридиния или ионообменная хроматография.
- Дополнительная очистка. Для окончательной очистки гиалуроновой кислоты применяется адсорбция на активированном угле и электродиализ. Эти методы помогают избавиться от оставшихся примесей и получить высокочистую гиалуроновую кислоту.
Наибольшее распространение получил метод экстракции гиалуроновой кислоты из петушиных гребней, благодаря доступности сырья и высокому содержанию биополимера. Экстракция из гребней производится смесью ацетона с хлороформом для удаления белков, а затем — водой или водно-спиртовыми смесями для самой экстракции.
Окончательная очистка включает сорбцию на активированном угле, электрофорез или использование ионообменных смол.
Микробный синтез: продуценты гиалуроновой кислоты
Микробный синтез гиалуроновой кислоты (ГК) представляет собой экономически выгодную и технологически продвинутую альтернативу традиционным методам, основанным на использовании животного сырья. Этот метод позволяет значительно сократить производственные издержки, устранить зависимость от сезонных поставок и обеспечить масштабируемое производство высококачественного продукта.
Основное преимущество микробного синтеза заключается в возможности получения гиалуроновой кислоты высокой степени очистки, которая не содержит примесей и обладает низкой аллергенностью. Это особенно важно для медицинских и косметологических приложений, где качество и безопасность продукта имеют первостепенное значение.
Исследования в области микробного синтеза выявили способность некоторых бактерий к синтезу гиалуроновой кислоты. К основным продуцентам ГК относятся капсулообразующие бактерии родов Streptococcus и Pasteurella. Эти бактерии культивируются на питательных средах определённого состава в строго контролируемых условиях, что позволяет получить искомый биополимер.
Требования к штаммам-продуцентам:
- Отсутствие патогенности и гемолитической активности. Штаммы не должны вызывать заболеваний и разрушать эритроциты, что обеспечивает безопасность конечного продукта.
- Способность к синтезу высокомолекулярной гиалуроновой кислоты. Высокомолекулярные формы ГК имеют лучшие увлажняющие свойства.
- Большие размеры капсул с высоким содержанием биополимера. Капсулы должны легко отделяться, что облегчает процесс экстракции.
- Отсутствие гиалуронидазной активности. Это предотвращает разрушение гиалуроновой кислоты и обеспечивает высокий выход продукта.
- Высокая способность к росту и эффективное использование субстрата. Штаммы должны быстро расти и полноценно использовать питательные вещества.
- Стабильность физиолого-биохимических свойств. Штаммы должны сохранять свои свойства на протяжении длительного времени.
Одним из наиболее успешных штаммов-продуцентов является Streptococcus equi subsp. equi и Streptococcus equi subsp. zooepidemicus. Эти штаммы были модифицированы для устранения внеклеточных белков, что повышает выход гиалуроновой кислоты. Модификации включают химический и УФ-индуцированный мутагенез, а также ненаправленный мутагенез с последующей селекцией.
Кроме того, ведутся работы по созданию генно-инженерных штаммов. Например, штаммы Bacillus subtilis показали высокие результаты выхода гиалуроновой кислоты при росте на сложных ферментированных средах. Эти штаммы обеспечивают стабильное и высокое производство гиалуроновой кислоты, что делает их перспективными для коммерческого использования.
Таким образом, микробный синтез гиалуроновой кислоты с использованием специально отобранных и модифицированных штаммов бактерий представляет собой эффективный и устойчивый метод получения этого важного биополимера. Он открывает новые возможности для производства гиалуроновой кислоты в больших масштабах, что удовлетворяет растущий спрос в фармацевтической и косметической промышленности.
Применение гиалуроновой кислоты
Гиалуроновая кислота была открыта несколько десятилетий назад и с тех пор нашла широкое применение благодаря своим уникальным свойствам. Первоначально препараты на основе гиалуроновой кислоты разрабатывались для наружного применения, чтобы улучшить регенеративные и барьерные функции кожи. Однако производство гиалуроновой кислоты из животного сырья требовало тщательной очистки от примесей, что увеличивало себестоимость и ограничивало её использование.
Со временем рост знаний о свойствах гиалуроновой кислоты и внедрение биотехнологических методов микробного синтеза позволили существенно снизить себестоимость её производства. Это открыло новые возможности для применения гиалуроновой кислоты в различных областях, включая медицину, фармацевтику, космецевтику и пищевую промышленность.
На сегодняшний день ведутся активные исследования по созданию медицинских средств, лекарственных препаратов и биологически активных добавок (БАД) на основе гиалуроновой кислоты. Эти препараты обладают противовоспалительным, иммуномодулирующим и пролонгирующим действиями. В будущем они могут стать основой терапии различных заболеваний в таких областях, как онкология, оториноларингология, эндокринология и другие.
Гиалуроновая кислота в медицине
Гиалуроновая кислота находит широкое применение в различных областях медицины благодаря своим антимикробным, регенерирующим и противовирусным свойствам.
Терапия кожных поражений. Изначально гиалуроновая кислота использовалась для создания препаратов против ожогов. Благодаря своим регенерирующим свойствам, она активно применяется при терапии трофических нарушений кожного эпителия, в том числе посттромботического генеза. Препараты на основе ГК способствуют ускоренному заживлению ран, восстановлению кожного покрова и уменьшению риска инфекций.
Противовирусное действие. Гиалуронат обладает способностью повышать активность интерферона, что обеспечивает выраженное противовирусное действие. Препараты на основе гиалуроновой кислоты доказали свою высокую эффективность в отношении вируса герпеса и некоторых других вирусов, что делает их ценным средством в лечении вирусных инфекций.
Лечение остеоартрита. FDA одобрило использование гиалуроновой кислоты для лечения остеоартрита коленного сустава с помощью внутрисуставных инъекций. Несмотря на первоначальные сомнения относительно эффективности этих инъекций, мета-анализ, проведённый в 2020 году, показал, что высокомолекулярная гиалуроновая кислота уменьшает боль и улучшает функции суставов у пациентов с остеоартритом. Это открытие поддержало широкое применение гиалуроновой кислоты в ревматологии.
В качестве примера можно привести средство для внутрисуставного введения «Армавискон® Platinum» — протез синовиальной жидкости сустава. Используется при наличии дегенеративных изменений поверхности синовиального хряща и помогает улучшить подвижность суставов, снизить болевой синдром и воспалительные реакции, восстановить гомеостаз в хряще. Как правило, при остеоартрозе присутствует дефицит и качественные изменения гиалуроновой кислоты, входящей в состав синовиальной жидкости и хряща. Внутрисуставное введение ГК позволяет улучшить функциональное состояние сустава.
Защита тканей при облучении. В онкологии гиалуроновая кислота используется для защиты здоровых тканей при облучении, например, при лечении рака предстательной железы. Гиалуронат помогает отделить облучаемые ткани от здоровых, минимизируя побочные эффекты радиотерапии и улучшая качество жизни пациентов.
Офтальмология. Гиалуроновая кислота может использоваться при изготовлении капель для глаз. В этом случае она помогает создать защитную увлажняющую плёнку на поверхности глаза, обеспечить длительное увлажнение тканей и транспортировку кислорода. ГК помогает избавиться от сухости и раздражения глаз. По этой причине она входит в состав линейки увлажняющих капель «Гилан» компании Solopharm.
Гиалуроновая кислота зарекомендовала себя как эффективное средство в медицине, обладающее множеством терапевтических свойств. Её применение охватывает широкий спектр медицинских областей, от дерматологии и ревматологии до офтальмологии и онкологии. Благодаря продолжающимся исследованиям и инновациям, гиалуроновая кислота остаётся важным компонентом в лечении и восстановлении здоровья пациентов.
Отоларингология. Гиалуроновая кислота может использовать в препаратах от ринита. В этом случае она может усиливать муколитическое действие ацетилцистеина, увлажнять и защищать слизистую носа. Многие средства наоборот, приводят к пересыханию слизистой, в то время как средства с гиалуроновой кислотой позволяют сделать лечение более комфортным и безопасным. «Риностейн®» от компании Solopharm содержит в составе ГК.
Это не все направления, где используется ГК. Например, компания Solopharm производит раствор для промывания контактных линз «АкваОптик», в состав которого входит гиалуроновая кислота.
Гиалуроновая кислота в косметологии
Гиалуроновая кислота (ГК) играет важнейшую роль в современной косметологии благодаря своим уникальным свойствам. Основываясь на способности гиалуроната и его солей задерживать воду в межклеточном пространстве, косметологические процедуры с использованием гиалуроновой кислоты направлены на увлажнение, восстановление эластичности и улучшение общего состояния кожи.
Инъекции гиалуроновой кислоты. В последние годы стали особенно популярны инъекции 1-3% водного раствора гиалуроновой кислоты для внутри- или подкожного введения. Эти инъекции повышают эластичность и упругость тканей, возвращая коже молодость и красоту. Гиалуроновая кислота в виде водного геля способствует не только улучшению текстуры кожи, но и ускоряет заживление микроповреждений, оказывая противовоспалительное и иммуномодулирующее действие.
Дермальные филлеры. Гиалуроновая кислота является идеальным компонентом для филлеров благодаря своей способности связывать большое количество воды и отсутствию склонности вызывать нежелательные реакции. Филлеры представляют собой однородные монофазные гели гиалуроновой кислоты неживотного происхождения. Они используются для уменьшения глубины морщин, носогубных складок и складок в уголках рта, а также для придания дополнительного объёма лицу в области скул, щек и губ.
Кремы и гели на основе гиалуроновой кислоты. Высокомолекулярная гиалуроновая кислота широко используется в составе комбинированных кремов и гелей для наружного применения. Эти продукты направлены на восстановление реологических свойств кожи, что помогает предотвратить образование морщин, прыщей и других возрастных изменений. Применение таких кремов и гелей обеспечивает длительное увлажнение кожи, улучшая её внешний вид и структуру.
Формы применения гиалуроновой кислоты
Гиалуроновая кислота (ГК) широко используется в различных формах, что позволяет максимально эффективно использовать её полезные свойства для организма. Ниже представлены основные способы применения гиалуроновой кислоты.
Пероральные средства. Гиалуроновая кислота доступна в виде добавок, таблеток и жидких составов. Пероральный прием ГК помогает улучшить состояние кожи и волос, а также избавляет от болей в суставах. Такие средства могут быть как монопрепаратами, так и частью комбинированных добавок, доступных в свободной продаже и по рецепту.
Средства для нанесения на кожу. Косметическая промышленность предлагает множество продуктов на основе гиалуроновой кислоты: шампуни, лосьоны, кремы, гели, мази, пластыри и сыворотки. Эти средства предназначены для увлажнения кожи, борьбы с морщинами и преждевременным старением. Порошковая форма гиалуроновой кислоты также доступна для самостоятельного приготовления сывороток.
Глазные капли. Гиалуроновая кислота активно используется в глазных каплях для борьбы с сухостью глаз. В аптеке можно найти множество таких капель, которые увлажняют роговицу и снимают дискомфорт.
Средства для интимного ухода. Гели, кремы и лубриканты на основе гиалуроновой кислоты помогают бороться с чрезмерной сухостью слизистой. Такие средства особенно необходимы женщинам после наступления менопаузы, обеспечивая комфорт и здоровье интимной зоны.
Инъекции. Гиалуроновую кислоту вводят непосредственно в суставную сумку или внутривенно в составе комплексного лечения. Инъекции ГК помогают при лечении остеоартрита и других суставных заболеваний. Также гиалуроновая кислота применяется для лечения интерстициального цистита.
Подкожные инъекции. Подкожные инъекции гиалуроновой кислоты используются в косметологии для улучшения состояния кожи, разглаживания морщин, коррекции формы губ и устранения шрамов. Эти процедуры хорошо переносятся организмом и дают быстрые результаты.
Препараты для носа. Гиалуроновая кислота используется в назальных каплях и ингаляциях с помощью небулайзера. В такой форме она эффективно увлажняет слизистую оболочку носа и улучшает общее состояние дыхательных путей.
Гиалуроновая кислота — универсальное средство, которое находит применение в различных областях медицины и косметологии, обеспечивая улучшение качества жизни и здоровья.
Выводы
- Гиалуроновая кислота играет важную роль в медицине, фармацевтике, космецевтике и пищевой промышленности.
- Микробный синтез гиалуроновой кислоты с использованием специально отобранных и модифицированных штаммов бактерий является наиболее эффективным и устойчивым методом получения биополимера.
- Гиалуроновая кислота находит широкое применение в медицине благодаря своим антимикробным, регенерирующим и противовирусным свойствам.
- В косметологии гиалуроновая кислота играет важную роль благодаря своим уникальным свойствам, направленным на увлажнение, восстановление эластичности и улучшение общего состояния кожи.
- Гиалуроновая кислота доступна в различных формах, включая пероральные средства, средства для нанесения на кожу, глазные капли, средства для интимного ухода, инъекции и препараты для носа.
Источники
- Н. Н. Сигаева, С. В. Колесов, П. В. Назаров, Р. Р. Вильданова: «Химическая модификация гиалуроновой кислоты и её применение в медицине» // Институт органической химии УНЦ РАН;
- Заяц О. В., Астемир А. Ч.: «Гиалуроновая кислота — ключевая молекула при старении кожи»;
- Маткаримова Н.С., Абдуллаева Д.Т., Латипова И.И., Турабжанова С.Ш.: «Свойства гиалуроновой кислоты и механизмы влияния на процессы старения» // Research Focus, 2024 год;
- Савоськин О. В., Семенова Е. Ф., Рашевская Е. Ю., Полякова А. А., Грибкова Е. А., Агабалаева К. О., Моисеева И. Я.: «Характеристика различных методов получения кислоты» // Научное обозрение. Биологические науки. — 2017. — № 2.
Проверь знания по статье
Другие статьи по теме «Фармконсультирование»
Смотреть всеКомментарии
Количество комментариев 8
-
Людмила Ж. Эркафарм
Спасибо !
-
Наталья Ш. Планета здоровья
Спасибо за информацию.
-
Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.