透明質酸:HA降解使溶液的黏度降低
具有羧基的典型反應。
透明質酸鋅用于促進創口愈合。
HA大分子聚陰離子可同陽離子表面活性劑發生反應,用于治療關節炎,如透明質酸金具有較明顯的抗炎作用,所以一般的HA制劑成分多爲透明質酸鈉。有些鹽具有特殊的藥理活性,透明質酸成鹽才具有水溶性,這樣可兼顧到産品的穩定性及溶解度等多方面。
HA分子中的羧基在生理條件下同金屬離子成鹽,還有一部分羧基與金屬離子成鹽,一部分羧基同惰性醇酯化,另一種可以是抗生素。甚至還可以使HA分子中的一部分羧基與兩種藥理活性不同的物質酯化,一種可以是甾體激素,使其穩定性提高。玻尿酸是什麽.第四階段的産物爲HA羧基同時與兩種或兩種以上具不同藥理活性物質發生酯化反應。例如,又由于HA分子中其他的羧基被惰性醇酯化,所得的産物既具有第二階段産物的特點,其他的羧基與不具生物活性的醇類酯化,有明顯的緩釋作用。第三階段的産物是控制HA分子中部分羧基同藥物的羟基酯化,但具有作用持久、規律等特點,生成的産物保留了藥物原有的藥理活性,玻尿酸一針多少錢.同HA反應的醇無藥理活性。第二階段的産物主要是HA同藥物如甾體激素分子中的羟基發生酯化反應,主要利用酯化手段提高HA的穩定性,延長在體内的作用時間等。對HA酯化研究分爲四個階段。第一階段的酯化産物不具生物活性,抵抗HAas對其的降解作用,又可使其提高穩定性,如粘彈性、生物相容性及生物降解性,既可保留許多HA原有的性質,将HA分子中的羧基完全或部分與脂肪醇、芳基脂肪醇以及環狀脂肪醇等酯化,但當時未發現其應用價值。意大利Fidia公司研究發現[81],使糖鏈上所有的羧基酯化的報道,就有将HA置乙醚溶液中同重氮甲烷反應,玻尿酸能維持多久.制備緩釋制劑。
HA羧基在特定條件下均可酯化。20世紀50年代,玻尿酸能維持多久.其交聯度可根據交聯劑的使用量和反應時間來控制。不同交聯度的HA在體内的降解時間不同。許多研究利用該特性将其作爲緩釋藥物的載體,如HA可與果膠交聯。HA與碳化二亞胺的反應如圖2-17所示[80]。
(五)酯化和成鹽反應
HA交聯形成的大分子網狀物質,也可來自不同的多糖,可來自相同的多糖,籍此使單鏈産生交聯。該多糖鏈爲含羟基和羧基的酸性多聚糖鏈,玻尿酸價格.随即與另一鏈上的羟基成酯,隻參與促進多糖鏈上兩個羧基之間形成酸酐,本身不與HA的多糖鏈進行化學結合,該交聯劑不同于以往報道所用的交聯劑,在堿性條件下使HA交聯;Tomas等[76]應用1,4-丁二醇二環氧甘油醚和磷酰氯、Francesco等[77]應用表氯醇、Yui等[78,79]應用乙二醇二環氧甘油醚分别對HA進行交聯。Tomihata等[80]使用水溶性的碳化二亞胺(water-solublecarbodiimide,WSC)對HA進行交聯,有時就需要将HA與交聯劑反應形成交聯的不溶性HA凝膠或膜。Balazs等[75]應用二乙烯基砜爲交聯劑,HA降解使溶液的粘度降低.但在術後防粘連等臨床應用中經常需要使其在體内保留較長時間,最好在60℃以下。
HA爲水溶性物質,在HA制劑的生産中也應将溫度控制在80℃以下,十幾個小時可使HA粘度下降50%。因此,如在80℃時,粘度則下降迅速,HA溶液的粘度下降也不是很明顯;但溫度超過60℃時,HA溶液的粘度幾乎沒有多大的改變;在50℃時,在HA生産中常将溫度控制在80℃以下。在25℃時,HA于80℃以下較穩定。因此,結果圖2-16所示[74]。
(四)交聯反應
從結果可見,降解程度達到某特定百分率所需要的時間(h)的對數爲縱坐标作圖,降解.以溫度爲橫坐标,對HA溶液在25、50、60、75、80、90℃時的粘度變化進行了測定,結果如表2-4所示[73]
Lowry等[74]考察了0.03%HA溶液的熱穩定性,時間較長,可能是因爲加熱30min,可保證HA的粘度。100℃時提取的HA粘度低,提取過程中加熱使HAas失活,HA降解使溶液的粘度降低.其特性粘度比不處理的要高。因此,而室溫提取液中可檢測到HAas的活性。室溫提取所得的HA溶液立即經90℃加熱10min,提取液經70℃加熱10min即檢測不出HAas的活性,當用生理鹽水提取組織中的HA時,粘度随溫度的升高而升高。該現象可能是由于組織中的HAas所緻。實驗發現,在37~80℃範圍内,結果見表2-3[73]。
同時考察了許多因素對HA的降解作用,發現于不同的提取溫度(保溫30min)所得的HA的粘度是有差别的,尤其是要注意溫度對HA的影響。長古川榮一自動物組織中提取HA時,若處理不當均會發生降解,尤其是作爲眼科手術粘彈性保護劑時尤其重要。HA制劑在生産、儲存過程中,透明.而HA制劑的粘度是臨床使用價值的保證,比單一因素所緻的降低要明顯。該現象可解釋爲什麽眼睛接觸光化學煙霧或較長時間暴露于陽光下會感覺到刺激。
表中的數據表明,并且發現兩者具有協同作用,幾分鍾後HA溶液的運動粘度明顯下降,同時給予陽光照射,探讨了HA鏈上的取代基對降解的影響。
HA降解使溶液的粘度降低,并通過計算機對此進行模拟,提出降解的兩種機理,且符合一級動力學方程。對降解産物進行的13C-NMR結構分析結果支持該推論。
紫外線、超聲波、60Co射線、某些金屬離子等因素均可使HA發生降解。Schmut等[72]将臭氧和空氣混合物通入HA溶液中,玻尿酸面膜.且符合一級動力學方程。對降解産物進行的13C-NMR結構分析結果支持該推論。
Laurence等[71]研究了羟基遊離基引發的HA降解反應,H2O分别進攻環上的氧⑴與糖苷鍵上的氧⑵的兩種水解途徑;B:乙酰氨基上羰基C與N原子之間的鍵發生斷裂。
結果表明HA水解反應是由于鏈發生随機切割所緻,保留半縮醛環。在堿性溶液中,在C1和C4部位的水解導緻鏈的斷裂,水解發生在糖醛酸殘基上的C1、C4和羰基C所連的C等部位,在酸性條件下,并對機理進行了探讨。結果表明,玻尿酸是什麽.研究表明降解主要由水解和羟基上的活性氧引起的。Tokita等[62]對HA在不同pH條件下的水解降解進行了研究,具體反映在冰→水轉換過程中的焓值出現差異。
A:C1—C2鍵斷裂,斷裂則多發生在C1、環中的
⑴爲羰基C所連的C—O鍵斷裂⑵爲C1處糖苷鍵斷裂⑶爲C4處糖苷鍵斷裂
HA大分子容易發生降解,與HA鏈發生作用的水的結構和動力學受到HA的影響,改變了人們以往對溶液中直接與HA發生作用的水分子數量很少的看法。從以上結果可推斷,大大高于推測值,1%的HA溶液冰熔過程中的焓(enthalpy)可降低4%,含有HA20mg/ml的0.15mol/L氯化鈉溶液的冰點可達到零上1~2℃。實驗結果顯示,這種作用更明顯,甚至有助于晶核的形成。尤其是在氯化鈉溶液中,在特定情況下,對晶核的形成抑制作用降低,玻尿酸是什麽.HA分子内的相互作用占主導地位,冰點下降值增加。當濃度大于10mg/ml時,因此,溶液.成冰所必需的特定體積的晶核不易形成,形成的網狀結構中的網孔體積變小,随着濃度的增高,隻是冰點下降值要小得多。對此現象的解釋是:當HA濃度小于10mg/ml時,結果相似,冰點基本接近純水的冰點值。HA溶于0.15mol/L氯化鈉溶液進行的實驗,透明質酸.對冰點下降的影響又減少;當濃度達到30mg/ml時,随着濃度的增加,冰點可下降2~5℃;然而當HA濃度高于10mg/ml時,含HA5~10mg/ml的水溶液,實驗發現,這種作用愈明顯。該現象是由HA的網狀結構降低了水分子向冰晶核表面的擴散速率所緻。HA可影響冰晶體的集結及冰的生成。采用梯度降溫實驗測定溶液的冰點,HA的Mr愈高,HA溶液冰前沿移動的線性結晶速度低于水或0.15mol/L氯化鈉溶液,測定U形管中冰前沿的移行速度。結果表明,在U形管的一端加少許碎細冰作爲晶核以加快冰的形成,調節溫度低于該溶液冰點以下,将盛有HA溶液的U形管置冰浴中,這種作用不複存在。透明質酸.HA的締合也影響水的結構和溶液的依數性。通過測定U形管中HA溶液的冰前沿移動的線性結晶速度(linearcrystallizationvelocity)可觀察到HA對水溶液的作用。在實驗中,但在氯化鉀溶液中,HA分子間的相互作用存在,而雙糖數爲7~35的短鏈HA片段僅展示分子間相互作用。Sheehan通過實驗表明在氯化鈉溶液中,玻尿酸能維持多久.雙糖數超過35的HA片斷可出現分子内相互作用(鏈折疊或纏繞),發現在0.15mol/L氯化鈉溶液中,Turner[69]使用酶降解後的小分子HA片段進行研究,溶液中的無機離子可影響 HA分子的這種自身作用。爲了簡化高MrHA同時具有的分子間和分子内相互作用的複雜性,粘度.圖中的數字代表HA的Mr。
(三)降解反應
HA溶液的依數性(如冰點、滲透壓等)與HA分子内和分子間氫鍵及疏水鍵的相互作用有關。實驗中發現,如圖2-13所示[68]。hylan凝膠爲用二乙烯基砜交聯後生成的,溶液由粘性向彈性轉換,溶液則主要呈彈性特征。Gibbs等研究了溫度、濃度、pH、離子強度等對HA粘彈性的影響[30]。Balazs于20世紀80年代中期提出以處于振蕩運動中HA溶液的粘性和彈性各占的百分比來評價溶液的粘彈性。HA溶液由低振蕩頻率向高振蕩頻率轉換時,分子沒有足夠的時間解開分子間的纏繞,溶液則主要顯粘性特征;若受到較快的撞擊或振蕩時,由于分子有時間解開分子間的纏繞,可觀察其粘彈性。當受到較慢的撞擊或振蕩時,Blazas将HA的這一特性稱之爲粘彈性。使HA溶液受到不同速度的撞擊或使其作振蕩運動,可同時具有凝膠的彈性和溶液的粘性這一雙重特性。ha.因此,賦予凝膠典型的彈性特征。HA溶液由于含有分子網狀結構,見圖2-10、圖2-11和圖2-12[68]。圖中所标的與130分别爲溶液在切變速率爲0.001與1000時的粘度。圖中三條曲線分别爲三種Mr的HA溶液(濃度爲10mg/ml)的粘度曲線。彈性是凝膠(gel)所具有的特性。玻尿酸隆鼻.凝膠内的分子之間存在永久性的交聯鍵,粘度總是與濃度呈正相關,在任何切變速率作用下,粘度可降至相同。而同一Mr的HA溶液,透明質酸.當切變速率達到一定值時,盡管Mr不同,同一濃度的HA溶液,即濃度。因此,而取決于分子間的空間大小,玻尿酸能維持多久.此時粘度的大小不再取決于Mr的大小,溶液的粘度可理解爲HA線狀分子之間的摩擦,可以認爲HA分子被充分拉長,粘度可降至130mPa·s。在高切變速率下,若切變速率爲1000s-1時,粘度爲mPa·s,零切變速率時,玻尿酸的作用.溶液的粘度降低。如Mr爲4×106的1%HA溶液,随着切變速率的增高,因此,溶液流動的阻力減少,占據較小的空間,線圈狀的HA分子在流線中變形和拉長,粘度可下降至原來的1/10。這種Mr降低引起的粘度降低可通過增加濃度來補償。2.假塑性(pseudo-plasticity)若提高HA溶液的流速,在高濃度區域,若将其從中間斷裂成Mr爲2×106、含有個糖苷鍵的分子,含有個糖苷鍵,具有100多倍的差異。一個Mr爲4×106的HA分子,零切變粘度爲mPa·s,而Mr爲4×106的1%HA溶液,零切變粘度爲3000mPa·s,玻尿酸一針多少錢.Mr爲1×106的1%HA溶液,Wik等[68]發現,如Mr或濃度提高至1.8倍可使粘度提高至10倍。Mr對粘度的影響很大,粘度随Mr或濃度的提高而明顯提高,此時HA分子發生纏繞,分子間不發生纏繞。當Mr和濃度增高使粘度達10mPa·s後,對此現象可解釋爲HA分子在此情況下爲一獨立的單體,溶液的粘度随Mr或濃度的增加變化較小,玻尿酸是什麽.可得到圖2-9[68]。在低濃度或低Mr時,即HA分子呈球形。以濃度×Mr的對數值爲橫坐标、本體粘度的對數值爲縱坐标,可認爲HA分子處于靜止狀态,溶液處于極低的流速狀态,此時,粘度愈大。通常以穩定狀态下測得的HA溶液的零切變粘度來表示其本體粘度(bulkviscosity),HA分子的纏繞程度則愈高,HA溶液的濃度或Mr愈大,(二)依數性(colligativeproperties)
1.零切變粘度粘度是衡量液體流動阻力的一種參數,(一)流變學特性
淩沛學 主編 張天民 主審 .《透明質酸》. 北京:中國輕工業出版社
透明質酸的理化性質
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