透明质酸钠

化学结构

1933年，生化学家卡尔·迈耶（Karl Meyer）被聘为哥伦比亚大学医学院眼科部门的副教授，他开始对泪液中的溶菌酶进行相关研究。一年后，他就在对牛眼的玻璃体提取实验中得到了透明质酸，当时他推测这是由糖醛酸、氨基糖以及戊糖所组成。1951年，莫里斯·拉普特（Maurice Rapport）等人通过对透明质酸钠水解，得到结晶状双糖并推出透明质酸钠是由葡糖醛酸和N-乙酰-D-氨基葡萄糖组成的，其葡糖醛酸含量经过GPC色谱分析为37-51%。这一对透明质酸及透明质酸钠的基本双糖单位的解析前后用了25年时间。后来，透明质酸钠被辨明拥有二级螺旋结构和三级网状结构，当溶于水时呈现单螺旋态。当透明质酸钠溶液的浓度提高时，其黏度也会呈指数级上升。经研究表明，这一现象是分子缠绕而导致的。当溶液浓度较低时，透明质酸钠分子的切变速率相对更高，分子结构被拉长后占据更少的空间，互相更为独立，从而减少了分子之间的摩擦系数，使得黏度降低。当浓度提高时，其切变速率降低，分子呈松散的螺旋态，相互的摩擦导致黏度升高。根据这一特性，透明质酸钠溶液被认定为假塑性流体。

分子测定

对透明质酸钠的微量测定有多种方法，如生化法、放射免疫法（RiA）、酶联免疫法（ELISA）、免疫荧光法（TRFIA）、瑞利散射法等。生化法主要利用咔唑、阿利新蓝等试剂进行吸光度实验，但是由于发酵液中含有的糖分、蛋白质等物质对实验结果有明显干扰现象，使它成为准确性较差的一种测定法。在放射免疫法中，透明质酸钠可通过以透明质酸结合蛋白(HABP)为试剂，作为血清对照来测定透明质酸钠。酶联免疫法则是基于放射免疫法的一种测定方式，它一般通过利用成品ELISA试剂盒来进行实验，因此准确性会随试剂生产公司的不同而有波动。免疫荧光法利用透明质酸结合蛋白(HABP)的血清来测定，尽管采用的是透明质酸钠分子的天然对应体，HABP因其不稳定性不能使用直接竞争法。基于RiA的ELISA、TRFIA都利用RiA的标准值为参考组，三者的最大结合率相对较低且检测周期过短，导致它们缺乏实操性。

生理机能

透明质酸钠分为内源性及外源性两种，既可以通过人体自身份泌，也可以依靠外部补充。内源性透明质酸钠是构成人体细胞的重要成分，它本身可以为维护组织、关节起到关键作用。它的结构为一种线性大分子粘多糖，因此也是一种天然保湿因子。作为骨关节滑液的主要成分，它为关节提供了润滑、缓冲作用。关节滑液中的透明质酸钠主要由成纤维细胞样滑膜细胞（B型细胞）合成，它先进入滑膜细胞并填充其基质，后在关节的运动影响下被挤入滑液。这类透明质酸钠广泛分布于软骨及韧带表面，甚至渗入软骨表层，因而可以对滑膜细胞和胶原纤维起到支撑、稳定的作用。
外源性透明质酸钠可用于补充内源性透明质酸钠的缺乏，拥有与内源性透明质酸钠相对同等的生理作用。在进行关节注射后，它会与CD44、CD168结合，减少IL-1β、PGE2、MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-9、MMP-13等的合成，以此降低炎性细胞数量，从而促进软骨细胞的增衍。同时，TNF-α、IL-6、IL-17以及iNOS的释放也会减缓，从而达到抗炎效果。

骨科

关节类疾病是骨科临床的常见病，如骨性关节炎、类风湿性关节炎等。由于承担人体的主要负重功能，膝关节容易受损，导致关节炎的出现。针对这一类疾病的治理中，利用注射透明质酸钠的方法可以有效缓解病症。透明质酸钠在其中主要用于充当关节腔内的填充剂，起到调节关节腔大小、调控关节腔内外物质扩散的作用。自1974年开始，透明质酸钠就被纳入临床研究，第一批受透明质酸钠治疗的骨性关节炎患者病发部位以膝关节为主，临床医师后通过检测关节滑液的蛋白质含量及白细胞数量得知透明质酸钠有抑制炎症的效果。同时，他们也观察到关节滑液的黏度增大，缓解了病情的加重。至80年代，有医师对不同关节上患有关节炎的病患进行透明质酸钠治疗研究后发现，透明质酸钠可以适用于各类骨性关节炎的治疗。
由于透明质酸钠抑制炎症的作用主要是通过提供保护膜及分子筛的功能来体现的，在没有炎性因子的刺激的环境下这一作用不明显，因此现有的针对骨性关节炎的治疗通常以透明质酸钠和其他活性物质的联合用药为主。

眼科

眼科疾病中常见的如干眼症等病症也可利用透明质酸钠进行治疗。透明质酸钠通过稳定病患泪液渗透压、滋润角膜以及结膜上皮的方式可以缓解眼表炎症，也可以借此保护眼表水分。在眼科手术中透明质酸钠也有广泛的应用，如白内障摘除手术、人工晶体植入手术、角膜移植手术等。但是由于透明质酸钠分子结构具有的屏障功能，不同类型的手术中需要使用不同浓度、品牌的透明质酸钠溶液。

青光眼

在针对开角型青光眼的治疗中，非穿透性小梁切除术(NPTS)是一种较为有效的方法。在手术中需要剖切巩膜内管内壁并剪除深层巩膜瓣，然后于巩膜床上植入填充物。这一做法自20世纪60年代开始就有稳定的疗效并无显著的术后并发症，然而由于填充物的材质，手术区域的纤维增生和巩膜间腔的稳定性问题无法得到有效的解决方案，使得这一手术缺乏长期疗效。后来羊膜等物质被用于用做填充物，缓解了这一方面的影响。现在则会使用透明质酸钠为填充物，不会使人体产生排异反应，同时可以抑制炎症感染以及纤维组织增生，也可以阻止组织表面粘连和手术区瘢痕的形成。至今为止，多种包括透明质酸钠粘弹剂在内的填充物都有吸收时间短的特点，这会导致眼压过快回升，使得稳定的长期疗效依旧无法得到保证。

白内障

白内障是全球范围内的流行病之一，针对白内障有多种治疗方法，如囊内/外摘除、超声乳化仪及人工晶体植入。1980年，David Miller首次将透明质酸钠作为粘弹剂用于白内障手术。自此以后，在各种白内障手术的过程中都会用到粘弹剂，主要成分为透明质酸钠或纯透明质酸钠制作。在超声乳化手术中，将角膜切开后吸除晶状体核，透明质酸钠粘弹剂被注入前房和囊袋，在人工晶体安放完成后被吸除。

整形科应用

在整形手术中，透明质酸钠是一种填充物，可用于真皮层填充。美国FDA于2015年已通过了多种此类透明质酸钠填充制品。同时，透明质酸钠也可用于填充人体其他部位，填充效果可持续半年或以上。