¿Qué es el ácido hialurónico?

Elácido hialurónico (HA) es un mucopolisacárido ácido macromolecular lineal de alto peso molecular compuesto por unidades disacáride de repetición de ácido d-glucurónico y n-acetil-d-glucosamina [1]. El ácido hialurónico fue aislado por primera vez del humor vítreo del ganado en 1934, y se descubrió que el ácido hialurónico también se encuentra ampliamente en la matriz intersticial del tejido conectivo en animales y humanos. Entre estos, el humor vítreo del ojo, la piel, el cordón umbilical, el cartílago y el líquido sinovial de las articulaciones tienen altos niveles de ácido hialurónico. El ácido hialurónico de diferentes fuentes tiene básicamente la misma estructura, pero el ácido hialurónico de diferentes fuentes tiene diferentes pesos moleculares [2]. Como una matriz multifuncional en el cuerpo,El ácido hialurónico tiene importantes funciones fisiológicas como la regulación de la proliferación celularLa diferenciación, la migración, la lubricde las articulaciones, la protección del cartílago, la promoción de la curación de heridas, resistencia a la oxid, y anti-envejecimiento.

El ácido hialurónico tiene un fuerte efecto de retención de aguaY su efecto hidratante es superior al de otras sustancias hidratantes presentes en la naturaleza. Es conocido como un factor hidratante natural ideal y ha sido ampliamente utilizado en la medicina clínica y la producción de cosméticos. Cella aprobación del ácido hialurónico como nueva materia prima para la alimentación este año, los campos de aplicación del ácido hialurónico están en constante expansión. Al mismo tiempo, los consumidores y los consumidores#39; La sensibilización sanitaria mejora constantemente y la demanda de materias primas de ácido hialurónico aumenta constantemente. Es esencial la preparación Industrial de ácido hialurónico de alta calidad. Este artículo ofrece una visión general de las funciones fisiológicas, preparación, separación y purificación, y campos de aplicación del ácido hialurónico natural, celel objetivo de proporcionar una referencia para el desarrollo y utilización del ácido hialurónico.

1 distribución y funciones fisiológicas del ácido hialurónico en el cuerpo

1.1 distribución del ácido hialurónico en el organismo

Ácido hialurónico NaturalSe distribuye ampliamente en varios tejidos de animales superiores, aunque la cantidad varía. Se distribuye principalmente en la matriz celular y el líquido lubric, incluyendo el cordón umbilical humano, líquido sinovial, piel, líquido linfátoráci, humor vítreo y peine de Gallo. El peine de Gallo es actualmente el tejido animal con el mayor contenido de ácido hialurónico. El contenido en ácido hialurónico de diversos organismos se muestra en el cuadro 1 [3]. El ácido hialurónico está ampliamente distribuido en varios tejidos del cuerpo humano. La distribución del ácido hialurónico en los tejidos de los diferentes organismos es básicamente la misma, con la principal diferencia en el peso molecular. El peso molecular del ácido hialurónico en tejidos biológicos normales es de aproximadamente 1000-8000 kDa. Diferentes pesos moleculares estimuldiferentes receptores o vías en estructuras tridimensionales, ejerciendo diferentes efectos [4].

1.2 funciones fisiológicas del ácido hialurónico

1.2.1 lubrica las articulaciones y protege el cartílago

El ácido hialurónico está ampliamente distribuidoEn la matriz intercelular y la matriz celular. Es el principal componente del líquido sinovial en las articulaciones y se distribuye en las superficies de los cartílagos y ligamentos. El ácido hialurónico tiene buena viscoelas. Al caminar, el líquido sinovial es viscopara reducir la fricción articular. Cuando se realizan acciones de alto impacto, como correr, el líquido sinovial es elástico para amortiguel estrés en las articulaciones. Cuando la articulación está bajo carga, el líquido sinovial cambia de un líquido a un cuerpo elástico para proteger el cartílago articular [5]. Hay una gran cantidad de evidencia que sugiere que la osteoartritis en pacientes de edad avanzada es causada por el estrés oxidativo. La osteoartritis es el desgaste del cartílago articular. Cuando es atacado por especies reactivas del oxígeno, el ácido hialurónico de cadena larga se descompone en fragmentos de ácido hialurónico, debilitando la estructura general del cartílago [6].

1.2.2 promueve la cicatrización de heridas

El proceso de cicatride la herida se puede dividir en cuatro etapas: hemostasia, inflamación, proliferación y maduración. Cuando ocurre una lesión, la cantidad de ácido hialurónico en la herida aumenta. Debido a su gran peso molecular,El ácido hialurónico se utiliza como una estructura temporal temprana[7]. Durante la etapa de inflamación, las células dañadas comienzan a secretar exudados que contienen sales, agua y proteínas [8]. Esta etapa se caracteriza por enrojecimiento y calor en el sitio de la lesión, dolor y disfunción [9]. El ácido hialurónico se une al receptor CD44 en la superficie de los leucocitos y las células endoteli, haciendo que menos leucocitos migren al sitio de inflamación y reduciendo el grado de hinchazón de la herida [10]. El receptor CD44 juega un papel importante en la respuesta inflamatoria, en la que el ácido hialurónico de alto peso molecular estimula la respuesta antiinflamatoria y el ácido hialurónico de bajo peso molecular induce la respuesta inflamatoria. En la fase de proliferación, la herida es reconstrucon nuevo tejido colágeno, la matriz extracelular es secretada, y la herida comienza a contraerse bajo la acción de los miofibrobla[11]. En la fase de maduración, el colágeno desorganizado forma enlaces cruzados, reduciendo la cicatriy mejorando la elasticidad de la piel en el área de la herida.

1.2.3 regular la proliferación, migración y diferenciación celular

El ácido hialurónico es un importante factor reguladorAfectan los procesos de proliferación, migración y diferenciación celular. La presencia de ácido hialurónico ayuda a hidratar los tejidos locales, debilitar la fijación de las células a la matriz extracelular, y promover la separación celular, la migración e incluso la división. Los receptores del ácido hialurónico en la superficie celular también pueden estar ligados a algunas quinasas relacionadas con el movimiento celular [12].

Durante las primeras etapas de la mitosis, los niveles de ácido hialurónico aumentan, y los niveles caen drásticamente después de la mitosis entra en la fase G1 (el período entre la finalización de la mitosis anterior y el comienzo de la fase de síntesis). Altos niveles de ácido hialurónico causan la liberación de factores de crecimiento, yal formar una membrana extracelular, afecta las interacciones célula célula y acelera la proliferación celular [13]. Senembargo, aún no se ha observado que el ácido hialurónico promueve directamente la actividad mitótica. Esta señalización yEl efecto regulador del ácido hialurónico está relacionado con su peso molecular. Diferentes pesos moleculares desencadenan diferentes vías de señalización. El ácido hialurónico de bajo peso molecular induce proliferación celular. Además, el ácido hialurónico de bajo peso molecular puede mejorar la expresión de factores pro-inflamatorios, mientras que el ácido hialurónico de alto peso molecular tiene el efecto opuesto [14].

1.2.4 efecto angiogénico

Se ha informado de elloEl ácido hialurónico de bajo peso molecular puede estimularLa expresión de moléculas señal, estimula la proliferación y migración de las células endotelivasculares, y el ácido hialurónico de alto peso molecular puede inhibir la proliferación y migración de las células endoteli, teniendo así un efecto antiangiogénico [15]. Senembargo, la mayor parte de la evidencia que apoya el efecto del ácido hialurónico en el crecimiento celular se ha producido utilizando xenoinjerde tumores. Algunos datos muestran que la inyección de ácido hialurónico de bajo peso molecular puede inhibir el crecimiento tumoral [16], lo que entra en conflicto con el concepto anterior e indica que puede haber vías e interacciones más complejas que requieren más investigación.

1.2.5 actividad antioxidante

Estudios han encontrado queEl ácido hialurónico puede eliminar los radicales libresTiene un cierto grado de actividad antioxidante. El ácido hialurónico de alto peso molecular puede proteger las células de los efectos de las especies reactivas del oxígeno, que, en exceso, pueden dañar proteínas, lípidos y ADN. Algunas de las propiedades antioxidantes del ácido hialurónico incluyen su capacidad para reducir la apoptosis indupor ultravioley el daño indupor ácidos en el ADN [17]. Feng Ning etAl.[18] estudiaron la actividad del superóxido dismutasa sérico después de la administración oral de ácido hialurónico y encontraron que el ácido hialurónico tiene un efecto antioxidante envivo. Yu Haihui et al. [19] encontraron que el ácido hialurónico mucode Andrias davidianus tiene una cierta actividad antioxidante in vitro y puede eliminar DPPH.,. OH, ABTS+. Y reducir Fe3+. Algunos estudiosos especulan que las propiedades antioxidantes del ácido hialurónico se deben a los grupos funcionales hidroxilo en la estructura del ácido hialurónico, que puede absorber especies reactivas de oxígeno [14].

1.2.6 efecto antienvejecimiento

Los estudios han encontrado que la cantidad deÁcido hialurónico en el cuerpo humanoDisminuye con la edad. En comparación con la edad de 20 años, la cantidad de ácido hialurónico disminuye en un 75% a la edad de 60 años. Cuanto mayor sea la persona, menor será la cantidad de ácido hialurónico en el cuerpo. La cantidad de ácido hialurónico en el cuerpo también varía entre las personas de la misma edad. Las personas con una alta cantidad de ácido hialurónico en el cuerpo se ven más jóvenes, mientras que las personas con síntomas de envejecimiento tienen cantidades significativamente más bajas de ácido hialurónico en el cuerpo [20]. Una disminución en la cantidad de ácido hialurónico en la piel reduce el espacio lleno por la matriz gelsimilar intercelular, haciendo que las células estén dispuestas muy juntas. El colágeno pierde agua y se endurece, haciendo la piel áspera y perdiendo su elas. Los estudios han encontrado que el ácido hialurónico puede curar el daño de la piel causado por la radiación ultravioleta, y altas concentraciones de ácido hialurónico pueden afectar la expresión de colágeno [21].

En resumen, las funciones fisiológicas del ácido hialurónico están estrechamente relacionadas con su peso molecular. Los ácidos hialurónicos con diferentes pesos moleculares juegan diferentes papeles en funciones fisiológicas como la cicatride heridas, la regulación de la proliferación celular, la migración, la diferenciación, la angiogénesis y la actividad antioxidante. Bajo peso molecularEl ácido hialurónico induceRespuestas inflamatorias, induce proliferación celular, estimula la proliferación y migración de células endotelivasculares, y el ácido hialurónico de alto peso molecular tiene mejor actividad antioxidante que el ácido hialurónico de bajo peso molecular. Esta diferencia en la función fisiológica conduce a diferencias en su última aplicación en productos.

2 estructura y propiedades del ácido hialurónico

2.1 estructura del ácido hialurónico

El ácido hialurónico es un ácido altamente molecularMucopolisacárido ácido de peso compuesto por unidades de glucosa alternadas Unidas por enlaces − 1,3 glicosídicos y unidades de n-acetilglucosamina Unidas por enlaces − 1,4 glicosídicos. La estructura primaria del ácido hialurónico se muestra en la figura 1 [22]. El ácido hialurónico, como el único glucosaminoglicano no sulfuractualmente descubierto, difiere de los glucosaminoglicanos comunes en que es sintetiza través de proteínas de la membrana celular en lugar de por la célula#39; aparato s Golgi [23].

2.2 propiedades físicas y químicas del ácido hialurónico

El ácido hialurónico es un sólido blanco amorfoCon las propiedades comunes de los mucopolisacáridos ácidos. Es soluble en agua pero insoluble en disolventes orgánicos como etanol [24]. Las soluciones acuosas de ácido hialurónico tienen propiedades reológicas específicas, con buena viscoelas. Las bajas concentraciones o el ácido hialurónico de pequeño peso molecular existen como monómeros, con pocos cambios en la visco. El ácido hialurónico de alto peso molecular y alta concentración tiene una buena viscoelas[25], y exhibe características del líquido no newtoni, haciéndolo muy adecuado para simular líquido sinovial. La viscoelasdel líquido sinovial está relacionada con la concentración de ácido hialurónico [13].

Un cambio razonable en el peso molecular y la concentración de solución del ácido hialurónico puede obtener una mejor viscoelas. Debido a la presencia de enlaces de hidrógeno entre los monosacáridos en la cadena molecular del ácido hialurónico, el ácido hialurónico a bajas concentraciones también puede formar una estructura de red de nido de abeúnica, permitiendo al ácido hialurónico adsoralrededor de 1000 veces su propia humedad, que tiene fuertes propiedades hidratantes [26]. El ácido hialurónico con diferentes pesos moleculares tiene diferentes propiedades físicas y químicas.Ácido hialurónico de alto peso molecularTiene mayor visco, mientras que la estructura rizada aleatoria del ácido hialurónico de cadena larga es más estable, y las cadenas cortas son más propensas a expandirse [27]. El método y la vía biológica por la cual las células diferencientre el ácido hialurónico de alto peso molecular y el ácido hialurónico de bajo peso molecular son todavía desconocidos.

3 preparación y purificación del ácido hialurónico

3.1 fuentes de ácido hialurónico

3.1.1 fuentes de tejidos animales

Las fuentes de tejido Animal se pueden dividir en fuentes terrestres y fuentes marinas. Actualmente, el ácido hialurónico se extrae principalmente de tejidos de animales terrestres como el panal de Gallo, el cordón umbilical humano, la membrana del cascarón de huevo y la piel de cerdo. El peal de Gallo es ampliamente utilizado para la extracción de ácido hialurónico, ya que es un tejido animal con un alto contenido de ácido hialurónico. Debido al limitado suministro de tejido animal terrestre, la producción a gran escala no es posible. Los investigadores están constantemente tratando de extraerÁcido hialurónico de otros tejidos animalesU otras fuentes de materias primas. Los recursos biológicos marinos como los residuos animales, los desechos y los subproductos siempre han recibido una amplia atención debido a sus beneficios económicos y ambientales a largo plazo.

Tienen un potencial significativo comoFuente de sustancias como el ácido hialurónico[28]. Los investigadores han extraído el ácido hialurónico de tejidos biológicos como el vítreocular de organismos marinos como los ojos de sepias, calamares, atún, piel de rana, moco de pescado, y el humor acuoso de los mejillones de agua dulce [19, 25, 29]. Yi et al. [29] primero extrajeron ácido hialurónico del vítreocular del atún, con una tasa final de extracción de 0,013%. Y Haihui Yu et al. [19] lo extrajeron de la mucosa superficial de la salamandra gigante China. Cuando la cantidad de tripsina añadifue de 1,5%, el rendimiento de ácido hialurónico fue de 1,7041 mg/g. La estructura del ácido hialurónico extraído era la misma que la del producto estándar. En comparación con los tejidos de animales terrestres como el panal de Gallo y el cordón umbilical, la tasa de extracción fue baja, pero puede ser utilizado como una fuente estable de extracción de ácido hialurónico.

3.1.2 vía de la fuente de fermentación microbiana

El ácido hialurónico está ampliamente distribuido en la célulaEnvolde algunas bacterias, protelas células del daño causado por el oxígeno. Investigaciones previas sobre el ácido hialurónico en bacterias tenían como objetivo principal explorar la composición y función de la envol. Shiseido en Japón fue el primero en aplicar el método de fermentación a la producción industrial de ácido hialurónico. La síntesis del ácido hialurónico en la célula es compleja y continua. La glucosa se convierte en gluco-6-fosfato por glucoquinasa, y luego a los precursores uridina difosfato n-acetilglucosamina y uridina difosfato ácido glucurónico por varias enzimas como isomerasa y ácido glucurónico fosfatasa y otras enzimas para producir las sustancias precururidina difosato -n-acetil-glucosamina y ácido uridina difosfato glucurónico, que se añaden alternativamente a la cadena molecular del ácido hialurónico bajo la acción de la ácido hialurónico sintasa [30].

El Streptococcus zooepidemicus del grupo C es la principal fuente de ácido hialurónico [31]. Debido a su patogenicidad y endotoxinas en cepas silvestres, se ha convertido en una práctica común en la producción real modificar cepas silvestres y producir ácido hialurónico a través de cepas no patógenas [32]. Los principales medios de tratamiento de las cepas son la ingeniería genética, la reproducción por mutagénesis y la cría de protoplastos. JIN et al. [33] mejoraron la vía de síntesis del ácido hialurónico de Bacillus subtilis mediante la integración del gen LHyal de hialuronidasa derivado de sanguijuela, la regulación de la expresión de LHyal mediante la optimización de la secuencia y la fusión N-terminal de su estrategia tag, y la obtención de una cepa de alto rendimiento que acumula ácido hialurónico a 19,38 g/L después de 100 h de fermentación en un fermentde 3 L. Wei Chaobao et al. [34] seleccionstreptococcus zooepidemicus, que tiene un ciclo de producción corto y alta resistencia, para su construcción sobre esta base, y obtuvo una cepa de alto rendimiento que puede aliviar el problema del oxígeno disuelto durante la fermentación. En la actualidad, la síntesis de ácido hialurónico se ha logrado a través de la expresión heteróloga deÁcido hialurónico sintasa en diferentes huéspedes como Bacillus subtilis[35], Lactobacillus [36] y Bacillus glutamicum [37].

3.2 preparación de ácido hialurónico

3.2.1 preparación de ácido hialurónico a partir de tejidos animales

elProducción de ácido hialurónicoDe fuentes de tejido animal a menudo implica la extracción de tejido. El proceso completo incluye pretratamiento, extracción, separación y purificación, secado, etc. La tecnología de procesamiento es relativamente madura, el método de extracción es sencillo, y la mayor parte del ácido hialurónico extraído es de alto peso molecular [38], con alta viscoy buenas propiedades hidratantes. Se utiliza principalmente en la industria farmacéutica y cosmética. Los principales métodos de extracción son la extracción de sal y la extracción de enzimas. La adición de sales inorgánicas y enzimas puede romper la complejación del ácido hialurónico y proteínas en el tejido animal. Además, las enzimas pueden hidrolizar impurezas como proteínas y ácidos nucle, lo cual es beneficioso para la extracción del ácido hialurónico [39].

KALKANDELEN et al. [40] con éxitoÁcido hialurónico extraídoDel panal de un pollo desgrasel homogeneide tejido con acetona y extrayéndolo varias veces con una solución de acetato de sodio. Sin embargo, el método de extracción de tejido es complicado y la tasa de extracción es baja. La extracción de enzimas se ha convertido en un foco de investigación debido a su alta eficiencia. En la actualidad, las enzimas de uso común para la extracción incluyen las proteasas neu, pepsina, tripsina, papaína, etc. Urgeova et al. [41] compararon los resultados de la extracción de ácido hialurónico de las membranas de la cáscara de huevo usando pepsina, tripsina y papaína. Los resultados mostraron que la tripsina era más eficaz que las otras dos enzimas. unun pHde 8,37 °C y una dosis de tripsina de 50 U/g para la enzimólide las membranas de la cáscara de huevo, la tasa de extracción de ácido hialurónico fue de 44,82 mg/g de la cáscara de huevo. Con el fin de obtener un mejor efecto de extracción, mezclas de enzimas o ultrasonido se utilizan a menudo en experimentos para ayudar a la extracción. Chen Shengjun et al. [42] usaron ultrasonido (200 W, 30 kHz) para ayudar a la tripsina y la proteasa compleja a extraer de los ojos de tilapia. Después de la optimización, el rendimiento en ácido hialurónico fue del 11,44%, un 5% superior al obtenido por hidrólisis enzimsimple.

3.2.2 preparación de ácido hialurónico microbiano

El proceso de fermentación microbiana incluye principalmente los siguientes pasos: cultivo de semillas, fermentación, separación y purificación, y secado. En la actualidad, la investigación sobre la mejora de la eficiencia de extracción de la fermentación microbiana se centra principalmente en el cultivo de cepas excelentes, la selección de medios de cultivo adecuados y la optimización de las condiciones de fermentación. Ha habido muchos estudios sobre la obtenciónAlto rendimiento de ácido hialurónicoControlando las condiciones del medio de cultivo y del proceso de fermentación. En comparación con la preparación del ácido hialurónico por extracción de tejido, una ventaja del método de fermentación microbiana es que el peso molecular del ácido hialurónico puede ser controlado durante el proceso de fermentación. Este es también el contenido principal de las investigaciones actuales sobre el proceso de fermentación del ácido hialurónico. La regulación del peso molecular del ácido hialurónico se ve afectada por la sintasa del ácido hialurónico y la fuerza relativa de su Unión al sustr, la relación de concentración de las sustancias precurdel ácido hialurónico a la concentración de la sintasa del ácido hialurónico [43]. La fructosa-6-fosfato producida a partir de fuentes de carbono se puede utilizar para sintetizar ácido lác, inhibidel crecimiento bacteriy la síntesis de ácido hialurónico. Es posible inhibir otras vías que compiten con el ácido hialurónico por fuentes de carbono (tales como las vías glucolíticas), de modo que más fuentes de carbono se pueden utilizar para la síntesis de ácido hialurónico, lo que aumenta la producción de ácido hialurónico y el peso molecular [44].

El balance de los flujos metabólicos puede afectar el peso molecular del ácido hialurónico [45]. Se han llevado a cabo investigaciones sobre las condiciones de fermentación que afectan a la producción de ácido hialurónico yal peso molecular, como la temperatura, la aireación, el pH, la velocidad de agitación, etc. Se han realizado ciertas investigaciones sobre las condiciones de fermentación que afectan el rendimiento y el peso molecular del ácido hialurónico, como Liu Jinlong et al. [46] que estudiaron el efecto de las condiciones de fermentación sobre el peso molecular del ácido hialurónico sintetizpor Streptococcus equi subsp. Zooecium. El modo de fermentación de cultivo por lotes es más propicio para la producción de ácido hialurónico de alto peso molecular que el modo de cultivo de alimentación de glucosa. Dentro del rango de 0-45% de concentración de oxígeno disuelto, el peso molecular relativo aumentó en un 109,4% con el aumento de los niveles de oxígeno disuelto. Las bajas temperaturas son propipara la síntesis del ácido hialurónico, y el rendimiento y el peso molecular del ácido hialurónico son relativamente altos a bajas temperaturas. A 33 °C, el rendimiento y peso molecular deEl ácido hialurónico es de 4,41 g/LY 2,54 ×106, respectivamente. El pH tiene un efecto diferente sobre el rendimiento y el peso molecular del ácido hialurónico. El mayor rendimiento de ácido hialurónico (3.72 g/L) se obtuvo a pH 7, y el menor rendimiento (3.01 g/L) se obtuvo a pH 8. Sin embargo, el mayor peso molecular (2,38 ×106) se obtuvo a pH 8, lo que indica que la producción de ácido hialurónico de alta calidad se puede lograr mediante el control de las condiciones del proceso de fermentación durante el proceso de producción.

La extracción de tejido Animal y la fermentación microbiana son los dos métodos más comunes para producir ácido hialurónico. La extracción de tejido se utiliza para extraer ácido hialurónico de tejido animal. Este método fue utilizado a menudo en los primeros días, pero el proceso de extracción es complicado, el rendimiento de ácido hialurónico es bajo, y hay restricciones en la fuente de materias primas. Con el progreso de la ciencia y la tecnología, la fermentación se ha convertido en el método principal para la producción industrial de ácido hialurónico debido a sus ventajas de bajo costo, alto rendimiento y facilidad de producción a gran escala. Con la mejora continua del método de preparación, people's la demanda de ácido hialurónico ha pasado gradualmente de un alto rendimiento a una alta calidad. La investigación actual se centra en la producción de ácido hialurónico con peso molecular específico a través de la ingeniería genética, mutagenesis y otros métodos para satisfacer las necesidades deÁcido hialurónico en diferentes aplicaciones. Establecer un método de preparación eficiente y seguro del ácido hialurónico para producir ácido hialurónico con peso molecular específico que cumpla con varios escenarios de aplicación se convertirá en un punto caliente de investigación.

3.3 separación y purificación del ácido hialurónico

Independientemente de si se utiliza el método de extracción de tejidos o el método de fermentación, el ácido hialurónico crudo extraído contiene algunas proteínas, ácidos nucley otras impurezas, que deben ser separados y puripara obtenerÁcido hialurónico puro. De acuerdo con el principio de separación y purificación, se puede dividir en tres métodos: precipitación, filtración y adsorción.

3.3.1 precipitación

Los principales métodos de precipitación son la precipitación de sal de amonio cuaternario y la precipitación de solvente orgánico. El principio del método de purificación de la sal de amonamoncuaternario es que la sal de amonamoncuaternario y el ácido hialurónico tienen diferentes cargas en una solución acuosa. Los dos forman un complejo y precipitan en una solución baja en sal, pero se disociy disolver en una solución alta en sal, logrando así el propósito de eliminar impurezas que no se complican con ácido hialurónico. Las sales de amonio cuaternario de uso común incluyen bromuro de cetilpiridinio (BCP), bromuro de cetiltrimetilamamonio (CTAB), clorde cetilpiridinio (CPC) y otras sales de amonamoncuaternario de cadena larga [47]. Este método deLa purificación produce ácido hialurónico de alta purezaCon buenos resultados, y puede eliminar impurezas que no se complican con sales de amonio cuaternario. El método de precipitación con solventes orgánicos afecta principalmente a la constante dieléctrica del medio para causar agregación intra e intermolecular, logrando así el propósito de remover proteínas [48]. 

En comparación con reactivos restringidos como cloroformy acetona, el etanol es más ampliamente utilizado debido a su seguridad y bajo costo. Song Lei et al. [49] optimilos factores que afectan a la pureza del ácido hialurónico después de la extracción de etanol mediante la combinación de la filtración de la placa y el marco aObtener un ácido hialurónico de alta purezaCon un contenido del 93.71%. CAVALCANTI et al. [50] investigaron el efecto de la relación de etanol a caldo de fermentación en la constante dieléctrica y el efecto del pH en la purificación del ácido hialurónico. A un pH de 4 y una relación líquida de fermentación de etanol de 2:1, la pureza del ácido hialurónico fue de 55%, la tasa de recuperación fue de 85%, y la precipitación del solvente orgánico se utilizó para la purificación inicial del ácido hialurónico con buenos resultados.

3.3.2 filtración

El principio de la filtración es retener partículas en una membrana porosa basado en el tamaño de partícula. Comparado con la precipitación con disolventes orgánicos, la filtración no implica el consumo de disolventes orgánicos, es simple de implementar, y puede ser industrializada. Sin embargo, el efecto de eliminación de proteínas de la filtración sola no es bueno, y la obstrucción de poros se producirá a medida que avanza la purificación, limitando su aplicación en la purificación de ácido hialurónico. La filtración tangencial o el uso de filtros auxiliares pueden reducir en gran medida la obstrucción de los poros [51]. GOZKE et al.[52] propuuna técnica de electrofiltración que combina la filtración por membrana y la electroforesis. El campo eléctrico tiene un fuerte efecto de promoción en la filtración del ácido hialurónico. En comparación con la filtración convencional, el factor de concentración basado en la masa osmótica de la muestra se incrementa casi 4 veces en el mismo tiempo experimental. Además, este método de filtración no afectará negativamente a la estructura molecular y el peso molecular medio del ácido hialurónico, proporcionando nuevas posibilidades para el río abajoProceso de purificación del ácido hialurónico.

3.3.3 adsorción

La adsorción es un método de purificación del ácido hialurónico que se basa en la retención selectiva de compuestos en la superficie de un sólido poroso. Los adsorbentes comúnmente utilizados incluyen carbón activo, resinas y gel de sílice. El carbón activo es un material ideal para separar y puriel ácido hialurónico porque tiene una fuerte adsorde proteínas y ácidos nucley una débil adsorde polisacáridos neude alto peso molecular. Wei Linna et al. [53] utilizaron la precipitación de etanol combinada con la adsordel carbón activo en el proceso de extracción del ácido hialurónico de la meseta zokor Tejidos. La tasa de recuperación del ácido hialurónico extraído puede alcanzar el 72,73%. CAVALCANTI et al. [50] encontraron que la estructura del ácido hialurónico a diferentes valores de pH tiene un efecto importante en el rendimiento de la precipitación. A pH 4, la tasa de recuperación del ácido hialurónico fue del 85%, ya pH 7, elLa tasa de recuperación del ácido hialurónico fue del 70%. Durante el uso de carbón activo, ajustar el pH a un valor apropiado puede aumentar la tasa de recuperación del ácido hialurónico.

La electroforesis es un método ampliamente utilizado para separar proteínas, y su eficiencia de separación se ve afectada por el gel. En comparación con otras operaciones, tiene una menor eficiencia de purificación para el ácido hialurónico. La cromatode intercambio iónico es también uno de los métodos ampliamente utilizados para purimacromoléculas biológicas. Este método es suave y no causa cambios en la estructura molecular, pero es relativamente caro. Es necesario seleccionar las resinas de intercambio adecuadas y las condiciones de intercambio, y la operación es compleja. Se utiliza principalmente en la producción de ácido hialurónico de grado médico. Ni Hangsheng et al. [54] utilizaron una resina de intercambio catiónico ácido fuerte en conjunto con una resina de intercambio aniónico de base fuerte modificada con un grupo histidina. Las proteínas de impureza en elÁcido hialurónico crudoFueron puripor adsorde intercambio con el intercambicatión fuertemente ácido en una solución ácida, y eluted con solución de clorde sódico. El contenido proteico del ácido hialurónico de alta calidad obtenido es menor que 0,075%, el peso molecular promedio es mayor que 9,41 ×105, y el rendimiento del peso purificado es 58%~61%.

La separación y purificación es un paso esencial en la preparación de ácido hialurónico de alta pureza y alta calidad. En la actualidad, hay relativamente poca investigación sobre el efecto de diversas operaciones de purificación en la pureza del ácido hialurónico durante la purificación. CAVALCANTI et al. [51] expresaron el grado de purificación como un porcentaje de ácido hialurónico o proteína en la solución, y resumió el cambio en la pureza del ácido hialurónico durante el proceso de purificación.

elCaldo de fermentación de ácido hialurónicoDerivado de Streptococcus zooepidemicus primero se sometió a una operación de precipitación isopropanol, con un contenido proteico de 14,1%; Una operación de adsorción en gel de sílice, con un contenido proteico del 4,5%; Y un módulo de filtro de carbón que combina filtración y adsor, con un contenido proteico de sólo 0,6%. Finalmente, el contenido proteico alcanzó el 0.06% después del filtrado de la diálisis. Cada método de separación y purificación tiene sus propias ventajas y desventajas. En la producción industrial real, una combinación razonable de varios métodos de separación y purificación se utiliza a menudo para lograr el máximo efecto, dependiendo de la fuente de las materias primas y los diferentes requisitos de los productos finales.

4 aplicación de ácido hialurónico

4.1 aplicación en el sector alimentario

El ácido hialurónico es ampliamente utilizado en el mercado de alimentos japonés. Además de los alimentos saludables, también es ampliamente utilizado enAlimentos comunes como las bebidasDulces suaves y mermeladas. En el mercado alimentario estadounidense, el ácido hialurónico se utiliza principalmente como suplemento dietético [55]. En la actualidad, los principales productos que contienen ácido hialurónico en China son alimentos saludables, y el principal efecto es mejorar la humedad de la piel. Cha Shenghua et al. [56] desarrollaron una especie de bird's nest puede con hialuronato de sodio como principal materia prima, que puede mejorar eficazmente la humedad de la piel sin otras reacciones adversas. Los principales tipos en el mercado son cápsulas, administración oral y bebidas en polvo. Después de que el ácido hialurónico es absorbido a través de la digestión oral, el precursor de la síntesis de ácido hialurónico en el cuerpo aumenta, lo que aumenta el contenido de ácido hialurónico en el cuerpo y lo concentra en el tejido cutáneo, mejorando así la piel#39;s capacidad de retención de agua, suavidel stratum corne, mejorando aún más la elasde la piel y reduciendo las arru[57].

4.2 aplicación en cosméticos y artículos de uso diario

El ácido hialurónico se encuentra en grandes cantidades en el cuerpo humano y otros tejidos vivos. Tiene propiedades hidratantes extremadamente fuertes y se utiliza principalmente en cosmética como agente hidratante, espesante y emul[58−59]. Actualmente, casi todos los tipos de formulaciones cosméticas en el mercado contienen ácido hialurónico. El ácido hialurónico puede formar fácilmente una película hidratada sobre la piel para mejorar la lubricde la piel, promover la absorción de sustancias activas por la piel, y en cierta medida, la formación dela película puede aislar bacterias, lo que es beneficioso para la reparación y antiinflamatoria dela piel y retrasar el envejecimiento dela piel [60]. El ácido hialurónico es un componente que existe en el propio tejido de la piel, que es más seguro. Además, como el ácido hialurónico tiene un efecto antiinflamatorio y restaurador en la boca, se puede añadir a la pasta de dientes para proporcionar un cierto grado de hidratante y eficacia [61]. elAplicación de ácido hialurónico en necesidades diariasEstá en constante expansión y profundización.

4.3 aplicaciones médicas

El ácido hialurónico es un componente importanteDel líquido sinovial en las articulaciones y juega un papel fisiológico importante en la protección de las articulaciones. Síntesis anormal o metabolismo del ácido hialurónico en las articulaciones puede conducir a enfermedades articulares. En este momento, el ácido hialurónico exógeno puede ser inyectado para complementar el líquido sinovial y mejorar la función fisiológica de las articulaciones [62]. Debido a sus propiedades físicas y químicas únicas y biocompatibilidad, el ácido hialurónico es ampliamente utilizado en cirugoftálmicas relacionadas con la retina y cataratas.

El ácido hialurónico se utiliza como un relleno en la estética médica para inyecdebajo de la piel para eliminar arrufaciy cicatrices y dar a la cara un aspecto abultado [63]. El aerosol de ácido hialurónico puede usarse para reparar el paciente#Cara 39;s después de la cirugía láser, restaurando efectivamente el daño de la barrera cutánea [64].Derivados del ácido hialurónicoTambién se utilizan ampliamente en preparaciones oftálmicas. Por ejemplo, el hialuronato de sodio puede reemplazar la función de la mucina lacriy se usa para tratar la enfermedad del ojo seco y aliviar los síntomas del ojo seco [65]. Los estudios han encontrado que el body's el contenido de ácido hialurónico aumentará durante la aparición de muchas enfermedades. Por lo tanto, clínicamente, el nivel de ácido hialurónico en el suero puede ser utilizado para reflejar cambios en diversas enfermedades, lo cual es de gran importancia para el diagnóstico auxiliar.

El ácido hialurónico es ampliamente utilizadoEn alimentación, cosmética, artículos de primera necesidad y medicina. Su aplicación en productos funcionales para el cuidado de la piel, oftalmología y ortopedia es relativamente madura. Todavía existe un enorme potencial para su aplicación en la industria alimentaria. El ácido hialurónico Oral es más suave que la aplicación externa y la inyección, y puede estimular la vitalidad de adentro hacia afuera. En enero de 2021, la Comisión nacional de salud aprobó la adición de ácido hialurónico como una nueva materia prima para los alimentos que se añada los alimentos ordinarios. Esto indica que la aplicación del ácido hialurónico en el sector alimentario experimentará un crecimiento a gran escala. Además, hay muchos sitios de modificación en la molécula del ácido hialurónico, y la modificación de sus grupos activos, tales como reticul, esterificación, e injerto, le da mejores propiedades fisicoquímicas y resistencia a la hidrólienzim[66], permitiendo que el ácido hialurónico se utilice en entornos más complejos. Con el progreso tecnológico, la aplicación del ácido hialurónico en diversos campos será cada vez más profunda.

5 conclusiones y perspectivas

El ácido hialurónico tiene importantes propiedades físicas y químicas y funciones fisiológicas. Tiene una amplia gama de aplicaciones y una gran demanda del mercado. Las ventas globales de materias primas de ácido hialurónico muestran una tendencia al alza. En la actualidad, los principales métodos para la producción industrial de ácido hialurónico son la extracción de tejido animal y la fermentación microbiana. El método de fermentación microbiana tiene las ventajas de bajo costo y fácil producción en masa. Con la continua expansión de los escenarios de aplicación del ácido hialurónico y la creciente demanda del mercado, se establece un eficiente y seguro proceso de extracción y purificación del ácido hialurónico, modificando las moléculas de ácido hialurónico para producir moléculas específicasÁcido hialurónico de peso molecularQue cumpla con diferentes escenarios de aplicación se convertirá en hotspots de investigación.

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