从生化提取到微生物发酵实现HA制剂研发飞跃——访山东省生物药物研究院院长凌沛学研究员

从生化提取到微生物发酵实现HA制剂研发飞跃——访山东省生物药物研究院院长凌沛学研究员

2005年07月12日

由山东省生物药物研究院的科研人员历时10年完成的“透明质酸（HA）及其药物制剂研发”项目成果前不久获得了2004年度国家科学技术进步二等奖。据悉，透明质酸可以被用于多种药物制剂的研究与开发。为了对HA有一个详尽的了解和认识，记者近日采访了该研究院院长凌沛学研究员。他针对透明质酸核心技术的研究及相关产品的开发等情况向记者作了介绍。

新技术提升HA产率

凌沛学告诉记者，早在上世纪80年代初，国外研究人员便从鸡冠中提取制备HA，将其作为眼科手术的黏弹剂应用于临床。20世纪80年代末，国外又相继开发出治疗骨关节炎的HA注射液。而当时国内对HA的研究尚属空白，同类药品只能依靠进口，价格十分昂贵。如何提取、工业化生产HA，并将其应用于医学临床中，成为当时国内急需解决的重大科研课题。

记者了解到，山东省生物药物研究院曾成功利用生化提取法从鸡冠中分离、提纯HA，但由于采用生化提取法工业制备HA存在原材料来源受限、成本高、工艺复杂、生产周期长、收率低（只有0.1%）等缺陷，而且这种方式生产出的HA分子量小、杂质蛋白含量高，从而阻碍了HA在医药等领域的广泛应用。能否利用新的方式工业化生产HA？经过一系列的前期研究和准备工作，该研究院的科研人员开始投入到国家科技攻关计划“微生物发酵法生产HA研究课题”中。

他们通过对菌种进行筛选、诱变，对发酵原料、发酵条件、灭菌工艺不断进行改进和优化，获得了高产率和高分子量的菌株，使HA发酵产率取得突破性提高：从3.0克/升提高至7.0克/升；随后，又利用新的代谢调控手段，分析了HA在菌体内的生物合成路线，并通过调控菌种生长速率与HA合成速率的比例，从分子水平研究多种生长因子对HA生物合成的影响，然后采用添加特种生长因子的方法，进一步优化发酵培养液配方，最终使HA的发酵产率又获得较大提高，达到10.0克/升。同时，微生物发酵生产的HA各项指标均达到甚至超过《欧洲药典》的相关要求。

用于眼部给药系统

据凌沛学介绍，眼部给药一向受眼部生理特性的制约。为了提高生物利用度，通常采用大分子物质增加药液黏度以提高药效，但效果不甚理想。而眼膏、眼膜又会导致“糊视”和异物感，患者不易接受。由于HA的非牛顿流体特性和很好的生物相容性，其网状结构可镶嵌药物、与受体结合后可长时间黏附在角膜表面，因此，HA可发挥连接药物和眼表层黏膜的桥梁作用。

为了将HA开发成为眼部给药的传递系统，凌沛学和同事们一起经反复试验，最终在国内外独创开发出以HA为媒介的眼部给药传递系统，从根本上解决了眼科制剂生物利用度低、疗效差、毒性高及刺激性大的问题，且减少了药物通过鼻泪管在鼻黏膜的吸收，为眼科疾病患者提供了一种介于眼膏和滴眼液之间的新剂型。目前，利用这项新的技术成果开发出含HA的滴眼液已多达28个品种，有的还被评为国家重点新产品。其中仅一个单项品种的年销售额便超过2亿元，创下国内单项眼科药品销售额的记录。

新型骨关节腔内注射液

骨关节炎是临床上的常见病，在中、老年人群中有很高的发病率，没有很好的治疗方法，临床上采用对症治疗的方法缓解症状，但不能从根本上解决问题。

为了进一步拓展透明质酸在骨关节炎治疗领域的应用，该研究院的科研人员采用HA作为黏弹剂，通过补充疗法从根本上对关节炎治疗模式进行了改进，进而在国内独家开发出了新药“骨关节腔注射用HA注射液”。

骨关节腔内注射用制剂的成功研制打破了临床上对该病只能对症治疗且毒副作用较大的状况，为临床提供了一个疗效确切、安全性好的药物，该类药物现已成为治疗关节炎的一线药物。

在HA注射液的生产技术研发中，攻关课题组还成功地解决了HA不能高湿灭菌、因黏稠不能除菌过滤的难题，保证了产品无菌和内毒素符合要求。为了方便临床应用，他们又通过引进黏稠液体灌装机，将产品制成全无菌灌装、一次性使用的预灌装注射液，同时也解决了药液黏稠、易产生气泡的问题。

开创多项药物新剂型

凌沛学研究员告诉记者，为了充分利用透明质酸的空间阻隔和润滑作用，及其良好的抗炎、抑制出血和渗出作用，研究人员经过多次反复的试验研究，完成了预防和减少术后组织粘连的HA凝胶和粉剂的研制。这一科研成果成功地解决了外科临床棘手的术后粘连及并发症难题。

同时，他们还利用HA吸收渗液、抗炎和促进伤口愈合的功效，开发出用于烧伤治疗的新型制剂——海普林软膏。鉴于HA的润滑和保水性，在对皮肤消毒和治疗时，HA可减少皮肤所受的刺激，保护和滋润皮肤，尤其适用于对黏膜和婴幼儿皮肤消毒的诸多功效，他们又在国内首次将HA用于皮肤外用消毒品中，开发出了含HA的系列皮肤消毒产品。

凌沛学研究员最后强调，他们在研发上始终坚持“选择研究课题以市场为导向，课题工艺设计与产业化生产紧密结合”的方针，为了使科研成果高效产业化，该研究院开发的各种新产品都通过其下属的山东正大福瑞达制药有限公司投放市场，该公司也由此成为国家食品药品监督管理局批准的国内惟一拥有HA独立知识产权的生产企业。

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透明质酸（HA）又名玻璃酸钠，是一种酸性黏多糖，广泛存在于生物体内，具有优异的黏弹性、润滑性、保水性和生物相容性。

人体皮肤的细嫩、光滑和弹性主要依靠透明质酸的保水功能。鸡冠、人脐带、动物眼球的透明质酸含量丰富，是生产透明质酸的主要原料。研究发现，某些种属的链球菌在繁殖中可分泌透明质酸，由此诞生了发酵法生产透明质酸的新技术。

为克服天然透明质酸在人体易于降解的缺陷，研究人员对其进行了交联修饰。改构后的透明质酸可根据需要设计存留时间，还可以利用透明质酸的受体选择，使治疗药物定位释放，并由此产生了透明质酸给药体系的概念。

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