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透明质酸(hyaluronan,hyaluronic acid,HA)是由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰-D-葡萄糖糖氨组成的线性多糖,其分子量可达107Da。HA具有良好的生物相容性,机体很少对其产生免疫反应;同时较低浓度的HA即可吸水溶胀,通过氢键作用等相互缠结形成连续的三维网络结构,从而构成凝胶。所形成的凝胶在压力作用下容易流动并可通过注射针等狭窄的通道,因此HA非常适合作为注射填充材料。

 

自FDA于2003年12月批准HA用于面部除皱,HA已逐步成为最常用的皮肤填充材料。除了FDA目前已批准的13个HA材料,目前也有很多新型HA材料在研究阶段。这些HA材料的理化性质都各有不同,应用于整形美容外科临床的各种情况。本文对HA研究进展及其应用进行综述介绍,为HA的研究及其在整形美容中的进一步应用提供参考。

 

1交联HA材料

 

透明质酸在体内24小时内即在透明质酸酶、氧自由基的作用下降解,但降解后体积不发生变化,因此能够保持填充作用。后续降解成单糖通常需要10-20天,因此透明质酸需要重复注射填充。为弥补HA在组织中易降解,体内存留时间短等缺点,延长重复注射填充周期,很多HA产品和研究中采用交联技术,以小分子交联剂把HA分子连接形成网状结构,从而调控HA在体内的降解速度。

 

最常见的改性方式是采用二乙烯基砜(DVS)与HA结构中的羟基反应实现HA的交联。Prevellesilk、Captique和Hylaform等都采用该法交联。虽然DVS是成熟和实用的HA交联剂,但是DVS作为机体的一种有害物质,是交联HA引起不良反应的主要成分,所以必须进行严格的质量控制。1,4-丁二醇甘油二酯(BDDE)相对DVS毒性小些、反应性好等优点,正逐步取代DVS作为交联透明质酸的主要交联剂,Restylane、Perlane和Juvederm都采用该法交联[10,11]。BDDE与DVS类似,也是对HA结构中的羟基进行交联。

 

进一步研究证实BDDE可对HA结构单元中D-葡萄糖醛酸和N-乙酰-D-氨基葡萄糖结构中的4个羟基都可能发生交联,但以D-葡萄糖醛酸中2-OH和N-乙酰-D-氨基葡萄糖中6-OH为主要交联的位点。除了对HA结构中羟基交联,对HA中葡萄糖醛酸的羧基的酯化也是常用的交联方法。例如Elevess采用碳二亚胺法交联,Puragen采用1,2,7,8-二环氧辛烷法交联。这些不同方式交联的HA可以延长其效果至6个月左右,少数案例可达到1年。

 

高度交联的Variofill,在大鼠实验中可维持18个月之久。除了交联度,HA浓度、凝胶颗粒粒径等都会影响HA在体内存留时间,提高HA浓度也可有助于延长材料存留时间。交联除了可延长HA的有效期,也可改变HA的流变学特征,例如复数黏度(complexviscosity,η*)和弹性模量(elasticmodulus,G’),例如Variofill的G’超过其他商品化HA产品就是由于其具有高交联度。这些物理特征的改变也会影响HA在面部美容整形的应用。例如Restylane和Perlane等具有较大的η*和G’,因此植入后向组织内的扩散较少,同时受面部肌肉运动时外力的影响较小,因此适合于鼻唇沟褶皱、木偶纹(marionettelines)等应用。

 

而G’较小的HA凝胶更柔软,因此适合在浅表皱纹(superficial wrinkles)等的美容中应用。而η*较小的产品如Belotero Balance,则具有良好的分散性,在皮下植入后可以均匀分部,因此适合用于较薄的萎缩皮肤区域。

 

2 HA复合材料

 

除了采用小分子交联剂,与其他多糖、蛋白质等生物大分子制备复合材料,该方法也是调整HA凝胶物理特征、体内降解速度等的方法之一。HA与羟丙基甲基纤维素的复合材料,利用羟丙基甲基纤维素在体内吸收速度慢的特征,在HA被酶解吸收后羟丙基甲基纤维素维持填充作用并在2年左右被吸收。合成大分子聚乙烯醇也被用于和HA与混合,制备复合凝胶。加入聚乙烯醇后材料的体内维持时间较HA显著延长,且产品流变学特征得到改善。

 

也有报道采用HA-羟丙基甲基纤维素复合材料中进一步加入聚乙烯醇凝胶微球,利用聚乙烯醇凝胶微球刺激填充部位的胶原增生,改善填充效果,在注射隆鼻的临床应用中取得了良好的效果。HA与大分子用混合的方式制备的复合材料,多数利用HA与复合的大分子之间静电、氢键等作用发生分子间的缠结,构成凝胶。近年来也有很多研究采用交联的方式将HA与其他的大分子连接,制备复合材料。例如用环氧氯丙烷或1,2,7,8-二环氧辛烷等交联剂将HA和琼脂糖交联,制备复合凝胶。得到的复合凝胶的流变学等物理特性和酶解速度均发生显著改变。

 

Dahlmann则将海藻糖和HA分别衍生上不同基团后,再缩合实现HA和海藻糖的交联,制备复合凝胶。复合凝胶的G’等特征可通过调节交联度、海藻糖和HA的浓度等控制。除了与其他多糖复合,HA也可与II型胶原通过碳二亚胺交联制备凝胶,其中碳二亚胺用量和HA的比例是影响复合材料溶胀性能和的主要因素。HA在改性、复合等方面的研究不断发展,为美容整形提供了各种特征,适合不同临床需求的产品。随着HA注射新技术,HA与肉毒菌毒素合用,及HA填充与射频(RadiofrequencyTreatment)等手段的联合应用,HA会在整形美容中得到更为广泛应用,并为整形美容手术的发展提供更多的支持。

 


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