透明质酸锌的制备方法和用途
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摘要：透明质酸锌是透明质酸的锌盐，通过锌离子与透明质酸钠羧基上的钠离子进行离子交换制得。用于预防和治疗溃疡，促进皮肤伤口愈合，具有安全性好、疗效高等特点。
关键词：透明质酸钠；透明质酸锌；离子交换；抗溃疡
中图分类号：TQ460.36文献表识码：A文章编号：1672-979X(2008)11-0063-03
Preparation Method and Use of Zinc Hyaluronate
YANG Gui-lan, GUO Xue-ping, LV Li
(Shandong Freda Biochem Co., Ltd., Jinan 250100, China)
Abstract：Zinc hyaluronate, a zinc salt of hyaluronic acid, is prepared by ion exchange ofNa+ on carboxyl of sodium hyaluronate with Zn2+ . It can prevent and treat ulcer, promote healing of skin wound and has the advantages of good security and high efficacy.
Key words：sodium hyaluronate; zinc hyaluronate; ion exchange; anti-ulcer
透明质酸（hyaluronic acid，HA），是由葡萄糖醛酸和氨基葡糖双糖重复单位组成的多糖。主要以钠盐（sodium hyaluronate，Na-HA）形式存在于皮肤、眼玻璃体、脐带、软骨、关节滑液等结缔组织中，具有保湿、营养、修复和预防损伤等生理作用。HA广泛用于外科、眼科、皮肤科以及美容、化妆品等领域。
研究表明，HA可以与Ca2＋[1]，Cu2＋，Ag＋，Cd2＋以及Pb2＋结合[2-4]。Burger等的专利[5]发现，在pH值6.0～6.5的水溶液中，Zn2＋可与HA中含氧的供体基团结合形成透明质酸锌（zinc hyaluronate，Zn-HA）复合物，从此开启了对Zn-HA的研究。
1Zn-HA的结构性质
Zn-HA为四面体结构，Zn2＋的结合位点为羧基氧以及D-糖醛酸O-1的一部分[6]。Zn-HA形成过程中，HA立体化学结构发生改变，以保持复合物的稳定。研究表明[7]，与Na-HA相比，Zn离子与 HA更多以共价键结合，而不是与水形成氢键。Zn-HA分子小于制备Zn-HA所用的Na-HA，而二者IEC（离子交换色谱法）保留的体积相同，表明Zn-HA减小不是由于HA骨架的相对分子质量降低，而是其水合作用减弱。
2Zn-HA的制备
目前制备Zn-HA使用离子交换法，主要有两种。一是将透明质酸钠溶解于水，加入过量锌盐，促使Na-HA转变为Zn-HA；二是先将锌盐溶解在一定浓度的醇-水溶液中，加入Na-HA粉末，在固体状态下完成置换反应。
2.1溶液状态下的离子交换
匈牙利专利[8]报道了粉末状Zn-HA的制备工艺：将Na-HA溶解于水，加入锌盐后用有机溶剂沉淀，再用有机溶剂脱水干燥制得。目前国内普遍使用的是离子交换树脂法：将透明质酸溶解后上离子交换柱，使Na-HA转化为Zn-HA，再经乙醇沉淀、脱水干燥制得。两者的共同点是先溶解HA，在溶液中离子交换。前者路径较简单，但产品中钠离子含量较高；后者占用设备多，操作较复杂，但产品锌离子含量较高。
2.2固体状态下的离子交换
2.2.1原理Na-HA的密度较小[(0.1～0.3)×103kg/m3]，分子间的空间可允许锌离子进入，并与羧基的钠离子发生置换反应。Na-HA在水溶液中呈线性或折叠状态，氨基和羧基在水中，加入有机溶剂（乙醇等）可使其分子脱水。但由于分子间负电荷的排斥作用，Na-HA分子间仍保持疏松的空腔结构。此特性为Na-HA转化为Zn-HA提供了条件。
Zn2+为二价离子，较Na+具有优先结合羧基的能力，Zn2+浓度较高时，更利于反应的进行。置换的Na+游离到乙醇-水的混合液中，通过多次置换，随着乙醇上清液的舍弃而去除。
2.2.2制备方法山东福瑞达生物化工公司等[9]的发明专利中所述的制备方法，是先将一定量的锌盐溶解在乙醇-水溶液中，加入Na-HA粉末，不断搅拌使其在粉末状态下完成Zn2+与Na+的置换。停止搅拌，待HA粉末沉降后弃去酒精上清液。通过3~6次置换，HA羧基的Na+完全被Zn2+取代，再用70 %～80 %不含锌盐的乙醇洗涤残留在溶液中的过量锌离子。所得Zn-HA的锌含量达8 %~10 %，钠含量为0.2 %以下（置换前为4.5 %～5.7 %）。此法较溶液中置换的优点是所得产品的锌含量高，钠含量低，不含游离的Zn2+和Na+，占用设备少，操作方便，适于工业化生产。
3Zn-HA的生理功能
研究证明，人体组织中眼部组织的锌含量最高，眼组织干重中可超过21.86 μmol/g，人眼中又以视网膜、脉络膜等组织中锌含量最高。人眼组织中锌含量与眼健康密切相关[10，11]。张光明[12]采集了视网膜脱落患者和老年性白内障患者血清，2组眼病患者血清锌均低于健康人。视网膜脱落的发病机制与微量元素锌有关，补充锌制剂有改善视网膜脱落的作用。
锌可以调整内皮细胞与血管生成相关的功能。溶液中的锌离子可以刺激内皮细胞增殖[13]，促进受伤的单层细胞修复[14]。锌是70多种酶的辅因子，其中一些酶参与了伤口愈合的生物过程。实验表明，愈合时肉芽形成以及上皮再形成过程中锌的消耗量增加[15]。
HA参与很多与伤口愈合有关的过程，例如吞噬作用，上皮及内皮细胞的增殖，血管发生，成纤维细胞活化、迁移以及增殖[16-18]。
Zn-HA除了具有HA的优良性能外，还具有以下生理功能。
3.1抗微生物作用
申请号为97197886.7的专利[19]中叙述了以Zn-HA作为活性成分的药物组合物具有抗微生物作用，对需氧和厌氧菌如金黄色葡萄球菌、链球菌、铜绿假单细胞菌、沙门菌、大肠杆菌和幽门螺杆菌有明显的抗菌作用。
3.2预防和治疗消化性溃疡
因Zn-HA具有黏性，能在创口表面形成保护膜，修复创面组织，促进伤口愈合。申请号为98804672.5的专利[20]叙述了Zn-HA有保护胃、肠的功能和抗消化性溃疡的作用，其剂型可以是溶液、片剂、胶囊。Zn-HA保护肠、胃的效果好于硫酸铝，可预防和治疗幽门螺旋杆菌诱导的胃溃疡、十二指肠溃疡及其他消化道溃疡，并有防止溃疡愈合后再感染的功能，不与胃黏膜发生不可逆黏着，对肠蠕动无任何影响。
3.3抗氧化以及对抗氧化损伤
研究表明，Zn-HA在抗氧化过程中起清除氧自由基的作用，而单纯的ZnCl2没有此类作用。与Na-HA相比，Zn-HA可以抵抗ONOO－的降解作用[21]，同时对ROS（活性氧）诱导的特殊抗氧化过程也有对抗作用。
4Zn-HA的应用
Zn-HA作为生物药物的优良性能已引起医药行业的广泛关注。（1）Zn-HA可用于治疗细菌和真菌感染。眼科手术时，既可起到作用，又能作为局部抗菌剂使用，抑制与眼感染有关的金黄色葡萄球菌、铜绿假单细胞菌等；（2）用于治疗幽门螺杆菌诱发的胃和十二指肠溃疡，不仅抑制幽门螺杆菌感染，而且可以促进溃疡愈合，防止复发；（3）促进糖尿病足溃疡愈合，是综合治疗糖尿病足溃疡的一种重要药物成分；（4）Zn-HA膜剂贴在口腔溃疡创面上，兼有吸收溃疡组织分泌物和修复创面组织的功能；（4）Zn-HA凝胶作为伤口敷料用于皮肤和眼外科，可促进创面自然愈合。Gedeon开发的药物Curiosin含有Zn-HA复合物，是一种常用的愈合伤口的活性成分[22]；（5）专利[8]介绍了Zn-HA用于治疗多发性硬化可有效地缓解症状。
此外，Zn-HA还可以抑制自由基产生，在保持HA的流变学特性以及清除自由基方面都可能有非常重要的应用。
5Zn-HA的生物相容性
朱雪涛[23]等研究了医用Zn-HA液体胶的生物相容性，发现其细胞毒性小于Ⅱ级。实验表明，医用Zn-HA无皮肤刺激反应，医用Zn-HA凝胶无迟发型超敏反应。
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