《透明质酸研究与应用》全面系统地介绍了透明质酸的基础研究和应用开发。《透明质酸研究与应用》共20章，内容涵盖了透明质酸的发现历程、应用简史、基本性质及其在人体内的代谢和生理作用。《透明质酸研究与应用》详细探讨了透明质酸及其低分子质量和寡聚形式的生产方法，以及透明质酸的交联和修饰技术。此外，《透明质酸研究与应用》还深入分析了透明质酸在多个领域的广泛应用，包括医疗美容、眼科、骨科、口腔科、耳鼻喉科、伤口愈合和术后防粘连、药物载体、组织工程与再生医学、肿瘤治疗、生殖医学和泌尿学、个人护理品、食品以及其他新兴领域。*后，《透明质酸研究与应用》还介绍了透明质酸产品的相关质量标准和检测方法。

第1章透明质酸的发现及应用简史
　　透明质酸（hyaluronic acid，HA）又名玻璃酸、玻尿酸，是D-葡萄糖醒酸和乙酰氨基葡萄糖为双糖单位组成的天然高分子多糖，广泛存在于人和动物体内，主要分布于关节腔滑液、眼玻璃体、皮肤、胳带，少量分布于血液、肌肉、心、脑、肝、脾、肾、肠等。HA具有良好的保水性、润滑性、黏弹性、可生物降解性及生物相容性等，是*理想的保湿剂和生物医学材料之一，在医药、化妆品和营养保健品领域有着广泛的应用。HA的发现、生产和应用经历了长达一百多年的历史，其间有许多做出巨大贡献的人物，也有许多趣闻轶事。进入21世纪之后，HA在医学美容、化妆品及功能性食品方面的广泛应用使其成为消费领域的网红产品。健康和美丽一直都是人们永恒的追求，而随着社会的发展和生活水平的提高，人们追求健康和美丽的途径也在不断拓宽。医学美容可以从根本上改善面部的皮肤状态，使用护肤品可延缓皮肤的衰老，而服用各种保健食品可补充人体缺失的营养物质、维护人体健康。以上提到的途径中都有HA的身影。此外，在一些疾病如骨关节炎、眼部疾病的治疗及手术后护理过程中，HA也发挥着不可替代的作用。
　　本章对HA的研究及应用历史进行了简述，便于人们对HA研究与应用的发展脉络有一个整体了解。
　　1.1透明质酸的发现
　　1880年，法国科学家Portes在对家兔的眼玻璃体进行显微观察时发现，玻璃体内部并没有细胞，而是由一种特殊的黏性物质组成，这种物质与稀乙酸反应可生成沉淀，Portes称之为“hyalomucine”（透明黏蛋白），这可能是书面记载中关于HA*早的研究。此后，多位研究者也发表了类似的结果，其中有文章提出这种物质的硫含量显著低于“cornea mucoid”（角膜类黏蛋白），应该是不同的物质（Balazs and Jeanloz，1965）。基于这些研究结果，1918年，Levene和Lopezsuarez以牛玻璃体为原料，采用氢氧化钠（3%）处理、碱式乙酸铅沉淀，随后用乙酸和乙醇洗涤，*终制备出一种新的多糖，该多糖与他们从胳带中制备的多糖一样，经水解后检测到一个乙酰基对应一个葡萄糖胺、一个葡萄糖醛酸和一个硫酸根，他们将其命名为“mucoitin-sulfuric acid”（硫酸黏液素），而这实际上是含有硫酸盐杂质的HA。这两位科学家没有意识到这是一种未被发现的多糖，遗憾地与HA的发现失之交臂。
　　目前公认的HA发现者是KarlMeyer（图1-1）。1934年，KarlMeyer从牛眼玻璃体（bovinevitreous body）中分离出一种含有糖醒酸（uronic acid）和氨基糖
　　的大分子多糖，根据其玻璃体来源和糖醒酸成分，将其命名为“hyaluronic acid”。其中，“hyal-”来源于希腊语中的“hyalos（透明的，玻璃状的）”；“-uronic acid”即指糖醛酸，“hyaluronicacid”翻译成中文即“透明质酸”或“玻璃酸”。中国台湾地区将“hyaluronic acid”翻译为“玻尿酸”，可能是将“-uronicacid”误译为“尿酸”所致，但“玻尿酸”一词却在美容消费领域广泛流行，其家喻户晓程度远远超过了“透明质酸”或“玻璃酸”。此后十余年间，KarlMeyer及其所在实验室的研究人员又先后从牛的关节滑液、人胳带和牛角膜组织中提取获得HA，也有其他研究报道微生物、人类和动物的组织、器官、肿瘤中存在HA（Laurent and Fraser，1992）。
　　1937年，Kendall等从3种A群溶血性链球菌的培养液中分离出HA，这是从微生物中发现HA的*早记录。虽然A群溶血性链球菌是一种致病性链球菌，但这一发现为以后的发酵法生产HA提供了*初的研究基础。
　　1940年，KarlMeyer建立了从肺炎链球菌中提取透明质酸酶的方法，利用这一方法，他还从A群溶血性链球菌、韦氏梭菌和牛脾脏中获得了透明质酸酶。20世纪50年代，KarlMeyer以透明质酸酶为工具，先后分离获得了HA二糖和HA寡糖，并对其组成和性质进行了研究，根据所获得的信息推断出完整聚合物的结构。如图1-2所示，HA是由双糖组成的长链聚合物，由D-葡萄糖醛酸和乙酰氨基葡萄糖通过p-1，4和p-1，3糖苷键连接。相关研究在国际知名科学期刊Nature上发表（Rapport et al.，1951）。
　　1.2透明质酸的应用研究
　　EndreA.Balazs是HA应用研究的先驱（图1-3）。1937年，Balazs进入布达
　　佩斯大学学习，师从Tivadar Huzella教授研究植物果胶。但是，Balazs对动物细胞间基质及其组成成分的研究更感兴趣。他认为动物细胞间基质可能也存在着类似果胶的多糖成分，而在拜读过KarlMeyer的论文后，他的这一想法更为坚定。在确定牛关节滑液中存在着类似果胶的多糖后，Balazs于1941年申请了“利用奶牛膝关节分泌物来代替蛋清进行烘焙的方法”的专利。虽然这个专利并未得到实际应用，但这似乎说明，与其他科学家相比，Balazs更关注HA的实际应用（Hargittai and Hargittai，2003）。
　　图1-3HA应用研究之父EndreA.Balazs（1920—2015）
　　1942年，Balazs*次提出HA可作为治疗关节疾病的药物，为日后的“黏弹性补充疗法”（visco-supplementation）奠定了基础（Balazs，1974）。
　　1947年7月，Balazs参加在斯德哥尔摩举行的第六届国际实验细胞学大会，在会上做了题为“细胞外大分子多糖对培养成纤维细胞的发育和生长的影响”的演讲，主要介绍了糖胺聚糖中的一种一一HA。此次演讲内容非常受欢迎，Balazs收到了很多机构的邀请，*终决定去斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院（Karolinska Institute，KI）实验组织学系做访问研究员。在这里，他结识了当时还是学生的TorvardC.Laurent（图1-4）并指导了他的研究工作。Laurent在Balazs的指导下开展了HA的相关研究，发现从人胳带中提取HA时，提取液的pH和盐浓度会影响产物的黏度，而HA溶液经紫外线照射后，黏度会大大降低，暗示HA能消除自由基；另外，研究还发现硫酸化HA能够抑制酶的活性并影响细胞生长。
　　1951年，Balazs移居美国，在波士顿Retina基金会从事管理工作。在他的领导下，Retina基金会的研究所对各种动物的眼玻璃体及其中所含的HA进行了充分研究，此后又进一步扩展到对关节滑液中HA的研究。这些研究使得Balazs坚信HA可以在眼科手术和关节炎治疗中发挥巨大作用。
　　在Balazs去美国开展研究时，Laurent则选择留在瑞典继续学习。然而，对HA研究共同的浓厚兴趣使两人很快再续前缘。1953？1954年，Laurent远赴美国加入Balazs所在的Retina基金会，参与对眼玻璃体HA的研究。回到瑞典后，他采用X射线衍射和光散射技术研究HA的空间结构，确定HA的平均分子量及其
　　在溶液中的随机线团结构。Laurent实验推导出的HA特性黏数与分子量之间的经验公式，至今仍是**的HA分子量测定方法。
　　1.2.1透明质酸在化妆品领域应用的兴起
　　HA用于化妆品起源于一个戏剧性事件。1974年，时尚杂志Vogue发表了一篇文章，声称卷心菜（cabbage）中含有大量的HA（图1-5），具有很好的美容作用。
　　图1-5时尚杂志Vogue发表的关于卷心菜中含HA的文章
　　Balazs看到后简直不相信自己的眼睛一一以他的认知，HA不会存在于任何植物中。为了阻断这种谬论的传播，Balazs找到该篇文章的作者，本来只是想纠正其文章中的错误，但交谈中却把话题神奇地转换到共同合作，用真正的HA来做
　　化妆品，*终促成全球*早的HA护肤品-Lurogel和Elastrogel的诞生（1981
　　年）。Balazs于1981年创建Biomatrix公司，然后于1982年把HA**给化妆品公司Est6eLauder（雅诗兰黛），将其添加进NightRepair护肤品中，取得了巨大成功，至今仍是雅诗兰黛的热销系列。直到2000年，Biomatrix—直是NightRepair系列HA的主要供应商。目前，HA已是公认的天然保湿因子，得到全球护肤品市场的认可和青睐。
　　1.2.2透明质酸眼科手术黏弹剂和骨科关节注射液的研发
　　1970年之前，研究人员主要进行HA的组成、结构、自然分布、性质等基础研究，应用方面的相关研究相对较少。Balazs在总结了自己和其他研究人员有关HA的前期研究基础上，敏锐地发现HA在眼科手术、骨关节炎治疗方面有巨大的应用价值。1968年，Balazs成立了Biotrics公司研究HA的医学应用。当时，HA应用中*先需要解决的是纯化问题，从鸡冠或胳带提取的HA，同时含有这些动物组织中的蛋白质和核酸等杂质，而这类大分子杂质的存在会引起过敏或炎症反应，必须分离去除。Balazs经过大量试验，摸索出一种去除杂质的方法，即用氯仿反复处理HA提取液，然后使蛋白质和核酸变性，从而制得一种非致炎性透明质酸钠（non-inflammatory fraction of Na-hyaluronate，NIF-NaHA），并于1979年取得专利（Balazs EA，“Ultrapure hyaluronic acid and the use thereof”，U.S.Patent，US4141973，1979.）。他试图在美国寻找合作伙伴转化生产，但没有制药公司对他的HA技术和产品感兴趣。1971年，Balazs在瑞典乌普萨拉拜访老友Torvard Laurent，并在他家中巧遇Harry Hint。Harry也是当年Balazs与Pharmacia在KI时的学生，此时已是瑞典制药公司Pharmacia的*席科学家。1972年年底，Balazs与Pharmacia达成了合作，将自己研发的HA相关技术和专利授权给Pharmacia公司。*初的合作产品是HA膝关节腔注射液，用于治疗关节炎，减轻疼痛，也就是后来的关节黏弹性补充疗法。但研发进展并不顺利，临床试验结果并不支持其疗效，使该产品的研发一度搁浅。在此期间发生了一件有趣的事，使HA引发关注：1976年，在蒙特利尔奥运会上，代表法国出战马术比赛的赛马Rivage意外跛足，兽医将Pharmacia的HA注射液注入马关节腔，让它奇迹般地

目录
第1章 透明质酸的发现及应用简史 1
1.1 透明质酸的发现 1
1.2 透明质酸的应用研究 3
1.2.1 透明质酸在化妆品领域应用的兴起 5
1.2.2 透明质酸眼科手术黏弹剂和骨科关节注射液的研发 6
1.2.3 透明质酸真皮填充剂的诞生.8
1.3 透明质酸的工业化生产9
1.4 国内透明质酸产业化赶超之路9
1.5 透明质酸的新应用和未来发展趋势 12
1.6 国内外透明质酸发展大事记 13
参考文献 16
第2章 透明质酸概述 18
2.1 透明质酸的自然存在 18
2.2 透明质酸的命名 20
2.3 透明质酸的结构 20
2.4 透明质酸的性质 21
2.4.1 流变学特性 21
2.4.2 亲水性 22
2.4.3 渗透压 22
2.4.4 透明质酸的降解 23
参考文献 23
第3章 透明质酸在人体内的代谢 25
3.1 人体内透明质酸的生物合成 25
3.1.1 透明质酸的体内合成途径 25
3.1.2 透明质酸合酶 26
3.1.3 透明质酸体内合成的调控 27
3.2 人体内透明质酸的降解 27
3.2.1 透明质酸的酶解反应 28
3.2.2 透明质酸的活性氧降解 30
3.3 人体器官组织内透明质酸的分解代谢 33
3.3.1 皮肤中透明质酸的分解代谢 33
3.3.2 骨关节中透明质酸的分解代谢 34
3.3.3 淋巴中透明质酸的分解代谢 34
3.3.4 血液中透明质酸的分解代谢 35
参考文献 36
第4章 透明质酸的生理作用 39
4.1 透明质酸在组织器官中的作用 39
4.1.1 保湿作用 39
4.1.2 润滑作用 39
4.1.3 渗透压调节和分子排阻作用 40
4.2 透明质酸受体和结合蛋白 40
4.2.1 CD44 41
4.2.2 RHAMM 42
4.2.3 LYVE1 42
4.2.4 HARE/Stabilin2 43
4.2.5 TLR .43
4.3 透明质酸对细胞活动的调控作用 44
4.3.1 细胞保护 44
4.3.2 细胞黏附和迁移 45
4.3.3 细胞分化 46
4.4 透明质酸在重要生理过程中的作用 47
4.4.1 炎症 47
4.4.2 受精 48
4.4.3 胚胎发育 48
4.4.4 血管生成 49
4.4.5 肿瘤的发生发展 50
4.5 透明质酸在疾病诊断中的应用 52
4.5.1 肝纤维化和肝硬化 52
4.5.2 肾损伤 53
4.5.3 肿瘤 53
参考文献 54
第5章 透明质酸的生产 62
5.1 概述 62
5.2 动物组织提取法 62
5.3 微生物发酵法 63
5.3.1 透明质酸的微生物合成 64
5.3.2 透明质酸合酶 64
5.3.3 链球菌发酵生产HA 68
5.4 合成生物学法73
5.4.1 大肠杆菌异源合成HA 74
5.4.2 枯草芽孢杆菌异源合成HA 75
5.4.3 乳酸乳球菌异源合成HA 77
5.4.4 谷氨酸棒杆菌异源合成HA 79
5.4.5 嗜热链球菌异源合成HA 81
5.4.6 马链球菌的基因工程改造生产HA 82
5.4.7 异源合成HA的分离纯化 84
参考文献 85
第6章 低分子量及寡聚透明质酸制备 91
6.1 概述 91
6.1.1 低分子量及寡聚透明质酸的生物活性 91
6.1.2 低分子量及寡聚透明质酸的制备方法 92
6.2 物理降解法制备低分子量及寡聚透明质酸 92
6.2.1 热降解法 92
6.2.2 辐照降解法 93
6.2.3 超声降解法 95
6.3 化学降解法制备低分子量及寡聚透明质酸 95
6.3.1 酸碱降解法 95
6.3.2 氧化试剂降解 96
6.4 酶降解法制备低分子量及寡聚透明质酸 99
6.4.1 透明质酸酶 99
6.4.2 酶法工业化生产低分子量及寡聚透明质酸 105
参考文献 109
第7章 透明质酸的交联和修饰 113
7.1 概述 113
7.2 透明质酸交联 113
7.2.1 双环氧化合物交联 114
7.2.2 二乙烯基砜交联 115
7.2.3 碳二亚胺交联 116
7.2.4 Ugi和Passerini交联 118
7.2.5 酰肼交联 120
7.2.6 双氨基化合物交联 120
7.2.7 光介导交联 121
7.2.8 酶介导交联 122
7.2.9 其他类交联 124
7.3 透明质酸修饰 127
7.3.1 羧基修饰 128
7.3.2 羟基修饰 135
7.3.3 N-乙酰氨基去乙酰化 140
参考文献 141
第8章 透明质酸在医疗美容领域的应用 146
8.1 概述 146
8.2 交联透明质酸填充剂 146
8.2.1 交联透明质酸填充剂的主要性能指标 147
8.2.2 交联透明质酸填充剂的分类 152
8.2.3 常见的交联透明质酸填充剂产品 156
8.2.4 交联透明质酸填充剂的临床应用 158
8.2.5 交联透明质酸填充剂的常见不良反应及处理 168
8.3 水光注射液 171
8.4 可溶性微针 172
8.5 医用敷料 174
8.5.1 医疗美容术后修护 174
8.5.2 皮炎应用 175
参考文献 176
第9章 透明质酸在眼科中的应用 185
9.1 透明质酸黏弹剂 185
9.1.1 透明质酸黏弹剂在白内障摘除与人工晶体植入术中的应用 186
9.1.2 透明质酸黏弹剂在角膜移植中的应用 187
9.1.3 透明质酸黏弹剂在眼外伤手术中的应用 188
9.1.4 透明质酸黏弹剂在青光眼手术中的应用 189
9.1.5 国内外含透明质酸的黏弹剂产品 189
9.2 玻璃酸钠滴眼液 191
9.2.1 玻璃酸钠滴眼液在干眼症中的应用 191
9.2.2 国内外的玻璃酸钠滴眼液产品 192
9.2.3 玻璃酸钠滴眼液在角膜炎中的应用 193
9.2.4 玻璃酸钠滴眼液在眼外伤及眼科术后护理中的应用 194
9.3 玻璃酸钠作为药用辅料在滴眼液中的应用 194
9.3.1 玻璃酸钠作为药用辅料在滴眼液中的作用 195
9.3.2 玻璃酸钠作为药用辅料的滴眼液 196
9.4 透明质酸在眼部护理产品中的应用 197
9.4.1 透明质酸在接触镜护理产品中的应用 197
9.4.2 透明质酸在隐形眼镜中的应用 198
9.5 透明质酸在眼用制剂中的创新应用 198
参考文献 200
第10章 透明质酸在骨科中的应用 206
10.1 透明质酸治疗关节疾病的作用机理 206
10.2 透明质酸治疗骨关节炎的应用研究 207
10.2.1 玻璃酸钠注射液 208
10.2.2 交联玻璃酸钠注射液 209
10.2.3 透明质酸药物共轭物 211
10.2.4 透明质酸联合应用 211
参考文献 216
第11章 透明质酸及衍生物在口腔和耳鼻喉疾病治疗中的应用 221
11.1 概述 221
11.2 透明质酸及衍生物在口腔疾病治疗中的应用 221
11.2.1 口腔干燥 222
11.2.2 口腔溃疡 223
11.2.3 牙周组织疾病 224
11.2.4 牙科手术及术后护理 225
11.2.5 牙周骨内缺损填充 227
11.2.6 龈乳头缺陷填充 227
11.2.7 颞下颌关节紊乱 228
11.3 透明质酸及衍生物在耳科疾病治疗中的应用和探索 228
11.3.1 耳部手术 228
11.3.2 耳部疾病的辅助治疗 230
11.3.3 耳蜗基因治疗中的辅助作用 231
11.4 透明质酸在呼吸系统疾病治疗中的应用 232
11.4.1 鼻腔干燥 232
11.4.2 鼻炎 233
11.4.3 鼻腔手术的术后治疗和护理 233
11.4.4 肺部疾病的辅助治疗和护理 234
11.5 透明质酸及衍生物在声带损伤治疗中的应用 235
11.5.1 声带注射成形术 235
11.5.2 声带损伤修复和再生 236
参考文献 237
第12章 透明质酸在伤口愈合和术后防粘连中的应用 247
12.1 概述 247
12.2 透明质酸在伤口愈合中的应用 248
12.2.1 伤口愈合的过程 248
12.2.2 透明质酸与伤口敷料 249
12.2.3 透明质酸伤口敷料的临床应用 250
12.2.4 新型透明质酸伤口敷料 253
12.3 透明质酸在防粘连中的应用 255
12.3.1 术后粘连的形成原因 255
12.3.2 术后粘连的预防措施 256
12.3.3 透明质酸防粘连材料的临床应用 257
12.3.4 新型透明质酸防粘连材料 260
参考文献 261
第13章 透明质酸及其衍生物在药物载体中的研究应用 268
13.1 经皮给药系统 269
13.1.1 水凝胶载体 269
13.1.2 纳米乳液载体 271
13.1.3 微针及贴片载体 271
13.1.4 喷雾剂及气雾剂载体 272
13.2 抗肿瘤靶向药物 273
参考文献 275
第14章 透明质酸在组织工程与再生医学领域的应用 280
14.1 组织工程概述 280
14.2 透明质酸组织工程支架材料的应用 281
14.2.1 软骨修复与再生 281
14.2.2 骨修复与再生 283
14.2.3 心血管组织修复与再生 285
14.2.4 神经修复与再生 288
14.2.5 角膜修复与再生 290
14.2.6 其他组织修复与再生 291
14.2.7 生物3D打印 292
14.3 小结 293
参考文献 294
第15章 透明质酸在肿瘤治疗中的隔离防护应用 299
15.1 概述 299
15.2 透明质酸隔离凝胶在肿瘤放疗中的应用 300
15.2.1 透明质酸隔离凝胶在前列腺癌放疗中的应用 300
15.2.2 透明质酸隔离凝胶在乳腺癌放疗中的应用 304
15.2.3 透明质酸隔离凝胶在子宫癌放疗中的应用 304
15.2.4 透明质酸隔离凝胶在横纹肌肉瘤放疗中的应用 305
15.2.5 透明质酸隔离凝胶在其他癌症放疗中的应用 306
15.3 透明质酸隔离凝胶在内镜手术中的应用 307
15.4 透明质酸隔离凝胶在消融手术中的应用 310
15.4.1 射频消融术中的应用 310
15.4.2 冷冻消融术中的应用 310
参考文献 311
第16章 透明质酸在生殖医学和泌尿学领域的应用 315
16.1 概述 315
16.2 辅助生殖技术 315<