文|聚美麗 小栗子
在前不久聚美麗舉辦的“皮膚科學100人成果轉化閉門耕”上，中國藥科大學呂慧俠教授的研究團隊公布了一項關于“HA-lip功能性經皮遞送輔料”的成果。該研究主要是將透明質酸和磷脂結合，制備出透明質酸磷脂復合物載體，實現活性物的經皮遞送。
此前，潤百顏修光棒次拋的INFIHA英菲智配玻尿酸科技中的玻載技術，也是利用了透明質酸的性質及與皮膚中特異性受體結合的特性，配合INFIHA中的玻尿酸復配成分和專研成分實現活性物的促滲（具體促滲過程和方式未查詢到）。
“利用透明質酸與特異性受體結合的特性，使其成為活性物的遞送載體”在醫藥領域已有一定應用，但在化妝品領域還較為少見。
我們可以感受到，隨著HA生產水平的逐年提升，以及HA在化妝品和醫美領域的應用場景越來越廣泛，其研發也在朝著更細分化的方向發展。
本文就透明質酸的結構展開，簡要梳理了近幾年透明質酸及其衍生物的發展和應用：1）對HA的雙糖單位進行改造，由此產生的HA衍生物；2）水解得到的，分子量越來越小的HA分子；3）交聯類透明質酸；
羧基和羥基是生成HA衍生物的活性基團
透明質酸（Hyaluronic Acid，HA）是一種天然存在于生物體內的糖胺聚糖，是廣泛存在于人體皮膚、眼球玻璃體、關節滑液等位置的一種酸性多糖。
圖：透明質酸分子結構式
ps：1、透明質酸被認為是由D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺雙糖單位重復排列組成的多糖。2、下文將多處提及透明質酸鈉，需要指出：透明質酸鈉≠透明質酸，透明質酸鈉是透明質酸的鈉鹽形式，但水溶性高，更易應用，在功效上與透明質酸差別不大，部分市售透明質酸會以其鈉鹽形式保存或出售。
由改造雙糖單位而產生的透明質酸衍生物，改性反應作用的基團主要是單位中的羧基和羥基，故從反應基團上，筆者將其分為以下3類：雙糖單位中的羥基（-OH）發生反應；透明質酸的金屬鹽類；與羧基作用形成酯。
圖：透明質酸分子中的羧基和羥基
羥基發生反應
據不完全查詢，目前由雙糖單位中羥基發生反應而生成的透明質酸衍生物主要有乙酰化透明質酸鈉和羥丙基三甲基氯化銨透明質酸鈉。
乙酰化透明質酸鈉由透明質酸鈉經乙酰化反應得到，由于單位結構中有4個羥基可被乙酰基取代，故會有0-4不同取代度的乙酰化透明質酸鈉。
乙酰化改性的最初目的，一般認為是保持HA親水性的前提下增加HA的親脂性，取代程度不同會影響HA的親水性和親脂性。
最早開始研究乙酰化HA的是日本資生堂，他們在20年前便開始了這項研究，并申請了相關專利，因此在相當長的一段時間內，乙酰化HA的生產和銷售被其壟斷。
目前市場上有著不同程度的乙酰化HA，奇華頓曾推出一款完全乙酰化的透明質酸鈉（Primalhyal Ultrafiller），即4個羥基完全被乙酰化；此外，華熙生物曾于2017年推出了75%乙酰化（平均取代度為3）的乙酰化透明質酸（Hymagic -AcHA）。
據華熙生物相關研究發現：乙酰基的平均取代度在2.6-3.6之間，乙酰化HA的親水親脂性能最佳。低于2.6親脂性不明顯，大于3.6親水性變差。
注：表中“應用產品”一欄來自美麗修行查詢。
而羥丙基三甲基氯化銨透明質酸鈉，是一種陽離子化的透明質酸鈉，山東眾山生物科技有限公司的SMOHYA 致澤原料的主要物質就是該化合物。
透明質酸的金屬鹽類
透明質酸鈉便是羧基的氫離子被鈉離子取代得到的鈉鹽，氫離子被金屬離子取代生成的成分還有，華熙生物先后推出的水解透明質酸鋅、水解透明質酸鈣、透明質酸鉀，前兩項成分已于2022年完成化妝品新原料備案，透明質酸鉀于2022年11月完成專利申請。
與羧基作用形成酯
雙糖單位中的羧基除與金屬離子結合形成鹽外，也有科學家將其與氯硅烷類物質反應形成酯類化合物，以實現對透明質酸的改性從而獲得更多樣的功效。
圖：“一種硅烷化玻璃酸酯復合物的制備方法”發明專利
2014年5月，山東福瑞達生物工程有限公司的“一種硅烷化玻璃酸酯復合物的制備方法”的發明專利獲得授權，并且該專利的相關論文在日用化學工業發表。專利和論文描述的便是一種透明質酸酯類化合物。
越來越小的透明質酸
早期，透明質酸作為一種高分子多糖添加在護膚品中，其在皮膚表面起到的作用主要是保濕。而隨著人們對透明質酸了解的不斷加深，研發科學家嘗試將大分子透明質酸用物理、化學或酶切的方式進行降解，或者以直接微生物發酵生產的方式，獲取分子量更小的透明質酸。
眾所周知，不同聚合度（形成分子的雙糖單位數量不同）的透明質酸功效并不相同。
據公開資料顯示，目前有多家企業推出了寡聚透明質酸原料，分子量大小和功效也不盡相同。
一直以來，小分子HA的生物活性存在爭議，有觀點認為小分子HA有致炎風險，也有文章報道了小分子HA引發了炎癥響應提高的數據；
也有觀點認為，創傷修復中的炎癥階段確實是小分子透明質酸或寡聚透明質酸鈉介導的，但小分子HA引發炎癥響應提高不一定對皮膚有負面影響，這是修復過程中不可或缺的一部分。
目前在小分子透明質酸是否帶來炎癥反應的負面影響這點上，尚無定論。
醫美用交聯透明質酸的發展
透明質酸的一個發展方向是趨向于分子量更小，而另一個發展方向則是希望制造出超高分子量或者說聚合度更高的交聯透明質酸。
交聯是指透明質酸在交聯劑的催化下發生分子內交聯或者與交聯劑的官能團發生分子間交聯，使其分子鏈增長、分子量增大，從而提高其機械強度、黏彈性和抗降解性。簡單來說，就是將HA分子通過“媒介”（即交聯劑）在空間上“綁”在一起，形成更大的網絡。
并且，交聯程度不同，透明質酸的物質狀態也不相同，交聯程度越高，其狀態逐漸由液體到凝膠、甚至到固體過渡。
應用在化妝品中，該類透明質酸能夠在皮膚表面形成長效生物保護膜，具有鎖水、儲水、隔離、防護等作用，也可用作水溶性或油溶性活性物質的傳遞系統。
但透明質酸鈉交聯聚合物更多是作為填充劑應用在醫美領域。由于透明質酸能在體內通過代謝途徑被降解，用于注射填充時，為了保證更為穩定而持久的效果，必須進行交聯。通常分子量越大、交聯率越高的透明質酸，在體內維持的時間越長、塑型效果越好。
因此，不同交聯技術的使用將直接影響透明質酸的塑型能力、持久度等表現。交聯技術的開發和工業化生產具有一定的難度，也成了各家企業技術差異的關鍵所在。
據Medactive發布的文章介紹，目前市場上主要的交聯劑主要為兩類：BDDE（丁乙醇縮水甘油醚）和DVS（二乙烯基砜）。FDA 認證的產品既有使用BDDE也有使用DVS，有部分學者指出，DVS交聯的產品硬度更高更持久，BDDE質地柔軟，溶脹更明顯，主要是因為DVS分子中有一個結合后不易打開的巰基，而BDDE分子鏈更長。
近些年來，由于醫美行業發展的需要，也不斷涌現出新的透明質酸交聯技術，使得填充用的透明質酸更安全、填充效果更持久、更不易被降解代謝。
2018年12月，歐華美科控股的法國里昂BIOXIS PHARMACEUTICALS公司研發生產的BIOXIS Velvet天鵝絨交聯技術透明質酸在中國香港批準并上市。
圖：BIOXIS Velvet天鵝絨交聯技術透明質酸，圖源歐華美科醫學科技公眾號
該交聯技術的核心是使用線形透明質酸進行薄層交聯（TLT），即在生產加熱過程中能讓熱量滲透到凝膠內部，進行分區加熱，最終凝膠受熱均勻，確保凝膠內部和周邊BDDE均勻交聯，共價規律形成，共價結合率高 ，最終得到均質的透明質酸凝膠。
2020年，據Biomacromolecules發布的文章報道，一研究者設計了一種基于二硫鍵網絡的可降解透明質酸水凝膠，通過光引發自由基可以有效地控制硫醇化透明質酸水凝膠的交聯度，從而調節它們的機械性能。由于這類凝膠的機械強度可以通過光氧化和光降解進行調節，使得水凝膠的機械性能能夠通過光刻的方式進行特別定制，從而獲得更為復雜的凝膠材料。
2022年，《International Journal of Molecular Sciences》雜志上發布了一篇文章，長庚大學的Jyh-Ping Chen教授團隊開發了光交聯透明質酸（HA）/羧甲基纖維素（CMC）水凝膠作為硬腦膜替代品。
HA/CMC水凝膠通過在400 nm可見光下，共交聯透明質酸甲基丙烯酸酯（HAMA）和甲基丙烯酸羧甲基纖維素（CMCMA）制備。這種光交聯的HA/CMC（HC）水凝膠具有生物相容性、可降解性和一定機械強度。
圖：光交聯透明質酸（HA）/羧甲基纖維素（CMC）水凝膠相關論文
以上提到的交聯類透明質酸使用的多為化學交聯劑，或者搭配其他材料進行復合交聯；在醫美領域，使用化學交聯劑進行交聯的透明質酸在注射填充時存在一定的致敏風險，這主要是由化學交聯劑引起的。為追求更為安全的透明質酸，也有出現以物理方式進行透明質酸的交聯。
上海交大張洪斌教授的研究團隊曾對冷凍解凍方式制備透明質酸凝膠過程中的各種因素進行了研究。所制備凝膠的性質表征和分析結果表明：
凝膠性質受冷凍解凍過程（冷凍時間和冷凍解凍次數）、透明質酸分子量以及小分子添加物等多方面因素的影響。
隨著冷凍時間的延長或者冷凍解凍次數的增加，溶液中更多的自由鏈參與了物理交聯凝膠網絡的形成，從而促進了其力學性能的提高；隨著冷凍時間的延長，纖維網絡結構及其密度相應增加，凝膠的熱穩定性也相應提高。
根據這項研究，或許能進一步制備生產出更穩定、力學性能更優、維持時間更久、更安全的物理交聯透明質酸凝膠。
由于交聯透明質酸最初是作為生物醫學的組織工程材料被使用，在醫學領域有著更多的前沿研究，這些研究或有可能進一步被應用在醫美領域。
據中銀證券發布的行業研究報告顯示，目前透明質酸行業受三大利好因素影響：需求增長、產能擴張、政策引導，其中需求涉及醫美、醫用敷料、功效性護膚品等多個領域，各個領域的滲透率都在增加，這些因素都將促進透明質酸行業的進一步繁榮。
而透明質酸相關研發技術的發展將成為企業強競爭力的關鍵因素之一，與多個因素一起推動行業前行。
參考文獻：
[1]李燕, 陳建英, 王曉梅,等. 硅烷化玻璃酸酯的制備及其護膚功效研究[J]. 日用化學工業, 2014, 44(9):5.
[2]張惠, 劉愛華, 臧恒昌,等. 低相對分子質量透明質酸制備方法及生物活性研究進展[J]. 中國藥學雜志, 2012, 47(13):3.
[3] Wu L , Cio S D , Azevedo H S , et al. Photo-Configurable, Cell-Remodelable Disulfide Crosslinked Hyaluronic Acid Hydrogels[J]. Biomacromolecules, 2020.
信息來源：中生藥協、百度百科、呂小鳯、美麗修行、中國香料香精化妝品工業協會、國家藥品監督管理局、 硅碳鼠妝研人、知乎、眾山生物官網、言安堂、Medactive、歐華美科醫學科技、生物基科研前瞻、未來智庫。