Регистрация / Вход
Прислать материал

Характеристика различных методов получения гиалуроновой кислоты

Сведения об участнике
ФИО
Савоськин Олег Васильевич
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о жизни и медицина
Раздел области наук
Медицинские биотехнологии
Тема
Характеристика различных методов получения гиалуроновой кислоты
Резюме
В данной научно-исследовательской работе, на основе на основе анализа литературы, дана характеристика методов получения гиалуроновой кислоты. Описан особенности метаболизма гиалуроновой кислоты у продуцентов различных таксономических групп. На основе полученных результатов проведен сравнительных анализ биотехнологий получения гиалуроновой кислот.
Ключевые слова
Микробный синтез, биотехнологии, гиалуроновая кислота
Цели и задачи
Цель исследования – сравнительный анализ технологий получения ГК на основе микробного и животного сырья.
Задачи исследования
1. Анализ научной литературы по особенностям химического строения, гистологической принадлежности, функций и метаболизма ГК у организмов различных таксономических групп.
2. Сравнительный анализ рентабельности известных методов получения ГК из биотехнологического сырья.
Введение

Гиалуроновая кислота (ГК) – глюкозоаминогликан животного и микробного происхождения, обладающий широким спектром фармакологического действия, благодаря чему она является наиболее востребованным биополимером в медицине, космецевтике и фармацевтике. Применяется в качестве индивидуальных и комплексных препаратов для эффективной терапии поражений кожи лица, рук, при офтальмологических операциях (удаление катаракты), в травматологии (заменитель синовиальной жидкости и активный хондропротектор). ГК и её соли оказывают местное противовоспалительное, ранозаживляющее и иммуномодулирующее действие.

Методы и материалы

Исследование проводилось на основе литературных данных, находящихся в свободном доступе. В основу исследования положен контент-анализ официальных источников информации об особенностях метаболизма гиалуроновой кислоты у продуцентов различных таксономических групп, а также сравнительных анализ биотехнологий микробного синтеза гиалуроновой кислот.

 

Описание и обсуждение результатов

Гиалуроновая кислота (ГК) – линейный гетерополисахарид, построенный из повторяющихся  дисахаридных фрагментов D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамина, соединенных β(1→3) гликозидной связью,  при этом дисахариды соединены β(1→4) связью. ГК (М ≈ 105-107 Да) всегда химически идентична в независимости от методов и источников получения, не имеет изомеров.

ГК - основной компонент межклеточного матрикса тканей млекопитающих, участвует в воспалительных реакциях, в процессах регенерации и поддержании местного иммунитета, служит естественным барьером, защищающим от болезнетворных агентов и химических веществ. Как компонент клеточного матрикса или клеточной стенки бактерий, ГК входит в состав микроводорослей рода Chlorella, бактерий родов Streptococcus, Pasteurella и Streptomyces.

ГК получают двумя способами: традиционным - на основе экстракции биополимера из сырья позвоночных животных, тканей человека, птиц  (пупочных канатиков новорожденных, стекловидного тела глаз крупного рогатого скота, синовиальной жидкости, суставных сумок, свиной кожи, плазмы крови, хрящевой ткани и гребней кур) и микробным синтезом с последующим выделением ГК из биомассы бактерий-продуцентов. Выделение биополимера включает физико-химические методы: гомогенизации, экстракции, фракционного осаждения. Традиционные способы получения ГК отличаются дороговизной, так как включают в себя стадии очистки от большого количество примесных глюкозаминогликанов и извлечения из комплексов с белками, а также деполимеризации из-за высокой молекулярной массы целевого продукта. Биотехнологические способы более выгодны, так как лишены недостатков традиционных методов, затрат на животное сырьё и имеется возможность контролировать выход конечного продукта заданной молекулярной массы, лишенного примесей, что является главным достоинством этих технологий.

Бактерии-паразиты приобрели способность к синтезу гиалуронатсинтетазы как фактор вирулентности посредством контакта с хозяином – позвоночным животным. Самой распространённой технологией является синтез на основе культур Streptococcus equi subsp. equi и Streptococcus equi subsp. zooepidеmiсus,. При периодической с подпитками по субстрату ферментации при рН около 7 в течение 6 – 26 ч. достигается оптимальная концентрация ГК около 5 г/л. Выделение ГК проводят с помощью центрифугирования, осаждения этанолом, ультрафильтрации и диализа против дистиллированной воды, ПАВ.

Активно разрабатываются технологии на основе генно-инженерного штамма сенной палочки Bacillus subtillis, показывающего высокие результаты синтеза ГК при росте на сложных питательных средах и полученного на основе методов экспрессии оперонов, кодирующих синтез гиалуронатсинтетазы стрептококков  на матрицу бактерий. Ведутся работы по подбору сред и оптимизации ферментации.

Используемые источники
Белодед, А. В. Микробиологический синтез и деградация гиалуроновой кислоты бактериями р. Streptococcus : дис. … канд. биол. наук: 03.00.23 / Белодед Андрей Василье-вич. – МГУПБ . – М., 2008. - 23 с.
Лупына Т. П., к.б.н. Волошина Е. С. Микробилогический способ получения гиалу-роновой кислоты и перспективы её использования в фармацевтике., Национальный уни-верситет пищевых технологий, Украина. - 2014. - 4 с.
Anand, A. The effects of hyaluronic acid on articular chondrocytes / M. Akmal, A. Singh, A. Anand, at al. // The journal of bone and joint surgery. - 2005. - Vol. 87 (8). - P. 1143-1149.
Information about the project
Surname Name
Savos'kin Oleg Vasil'yevich
Project title
Characteristic of various methods of receiving hyaluronic acid
Summary of the project
In this research work, on a basis on the basis of the analysis of literature, the characteristic of methods of receiving hyaluronic acid is given. It is described features of a metabolism of hyaluronic acid at producers of various taxonomical groups on the basis of the received results the analysis of biotechnologies of receiving gialuronovy acids is carried out comparative.
Keywords
Microbic synthesis, hyaluronic acid, Streptomyces