近年來，玻尿酸因其優異的保水性與生物相容性，已廣泛應用於醫藥、醫美與醫療器材等產業，如：眼科手術、骨頭關節炎之關節液補充療法、真皮填充、組織填充等。當交聯型玻尿酸普及應用於醫療器材時，雖然交聯性提升醫療效能與特性，但生產程序與產品品質良莠不齊，且無法提供合宜的分析數值與驗證，增加了交聯型玻尿酸在醫療器材管理上的困難度。本平台將建立交聯型玻尿酸交聯與修飾率檢測分析技術，且蒐集彙整相關文獻及產品資料，並參考國際交聯型玻尿酸膠體檢測技術與文件，開發與建立一套可行的檢測分析方法。分析項目包含玻尿酸分子量、膠體流變性、修飾程度、體外降解效率、交聯程度、體外降解後化學指紋圖譜分析等技術，應用於交聯型玻尿酸品質分析之參考。
本文將從以下大綱，著力於介紹整合性之物性與化性分析技術，並應用於交聯型玻尿酸品質分析。對玻尿酸業者掌握玻尿酸應用在不同產品上之特性檢測是一大福音。
‧玻尿酸產品應用機制與市售商品現狀
‧交聯型玻尿酸於國內/外技術發展現況
‧玻尿酸分子量分析技術
‧交聯劑修飾程度
‧有效交聯結構比例
‧膠體黏彈度(Rheology)
‧體外降解速度
【內文精選】
交聯型玻尿酸(Cross-linked Hyaluronic Acid)廣泛被應用於眼科手術、關節潤滑、組織/皮膚填充等，其具有生物相容性高、不易產生免疫反應等優勢，因此廣泛被使用於化妝品、醫療器材。綜觀國內、外在交聯型玻尿酸製程差異化大，造成產品品質良莠不齊。而交聯型玻尿酸立體結構、表面形貌及親疏水性質等，會影響其填充應用或持久度的不同，可作為產品應用區隔。交聯型玻尿酸產品結構與品質必須考量：①原料分子量；②交聯劑修飾程度(Degree of Modification; MoD)；③有效交聯結構比例(Effective Cross-linker Ratio; CrR)；④膠體流變性；⑤體外降解效率(Invitro Degradation Efficiency)，以此五大項檢測分析技術來評估並建立交聯型玻尿酸產品品質。
玻尿酸分子量分析技術
分子量量測技術可概分為相對分子量、絕對分子量及黏度分子量。絕對分子量的檢測可藉由分子篩滲透層析儀(SEC)串聯多角度散射儀(MALS)及折射率儀進行量測，適合分析線性聚合物，使用低黏度的移動相。
分析玻尿酸的分子量於美國材料試驗協會標準ASTM F2347-11及文獻中均有提及以SEC-MALS測定分子量和其分布。利用光散射技術量測分子量，必須先測得玻尿酸的dn/dc。首先，製備至少5個樣品濃度，並以RI收集樣品與所使用之緩衝溶液的折射率差值，如圖二所示；再將樣品濃度對折射率差值作圖，其斜率即為dn/dc，由圖三實驗結果可知，玻尿酸原料於硝酸鈉緩衝溶液中所測得之dn/dc為0.163 mL/g。
圖二、玻尿酸於硝酸鈉緩衝溶液中5個樣品濃度的RI訊號
體外降解速度(Degradation Time; DT)
將交聯型玻尿酸配置於重水(D2O)中，以氫譜NMR檢測，後加入酵素，控溫於攝氏37度監控12小時。交聯型玻尿酸膠體雖然易吸水，但並不易溶解至水中，若未溶解，則氫譜上無法偵測訊號。但膠體初溶解於重水時，較大片段的膠體訊號為A（大分子量），當酵素慢慢將玻尿酸降解為較小片段時，則訊號為B，此時訊號A降低，B訊號上升；經過一段時間後，小片段的玻尿酸降解為最終產物，即為雙醣的訊號，其為訊號C，當膠體生成訊號C時，則訊號不會再位移，為最終端產物（圖九）。本研究約30分鐘記錄光譜，將每張光譜上的訊號B與訊號C作積分面積。當反應達一動態平衡時，B訊號會下降，C訊號上升，當其B、C面積相等之時…...以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖九、交聯型玻尿酸體外降解NMR圖譜
作者：黃靜萍、蘇秋琿、林佩衡、吳英彥／工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」375期，更多資料請見下方附檔。