28-چرا استفاده از هیالورونیک اسید در محصولات مراقبت از پوست ترند روز دنیاست؟

اسید هیالورونیک (HA) یک گلیکوزآمینوگلیکان زیست‌فعال است که به‌واسطه ساختار منحصر به ‌فرد خود شامل واحدهای دی‌ساکاریدی N-استیل‌گلوکزآمین و اسید D-گلوکورونیک، جایگاه ویژه‌ای در فرمولاسیون‌های کازموسیوتیکال پیدا کرده است. پیوندهای گلیکوزیدی β-(1,3) و β-(1,4) که به‌صورت متناوب در ساختار این مولکول وجود دارند، موجب خلق خواص فیزیکوشیمیایی استثنایی آن شده‌اند. این خواص شامل ظرفیت آبرسانی بسیار بالا (تا ۱۰۰۰ برابر وزن مولکولی خود)، ویژگی ویسکوالاستیک، و سازگاری کامل با بافت‌های انسانی هستند.

تولید اسید هیالورونیک: از طبیعت تا بیوتکنولوژی

HA از طریق روش‌های مختلفی تولید می‌شود که شامل استخراج از منابع طبیعی و تولید صنعتی به روش تخمیر میکروبی است. در گذشته، منابع حیوانی مانند مایع زجاجیه چشم گاو و تاج خروس برای استخراج HA استفاده می‌شدند. امروزه اما، به‌دلیل نگرانی‌های ایمنی و اقتصادی، روش تخمیر میکروبی جایگزین این روش‌ها شده است. در این فرایند، باکتری‌های غیربیماری‌زا مانند Streptococcus zooepidemicus  و Bacillus subtilis  در محیط‌های کشت مناسب رشد داده می‌شوند و HA را به‌عنوان محصول متابولیکی ترشح می‌کنند. سپس این ترکیب از محیط کشت جدا و با فرآیندهای دقیق خالص‌سازی به شکل پودر یا محلول برای استفاده در صنایع مراقبتی، پزشکی و دارویی آماده می‌شود. این روش نه تنها ایمن‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر است، بلکه امکان تولید HA با وزن‌های مولکولی مختلف را فراهم می‌آورد. این قابلیت، کاربردهای متنوعی همچون مرطوب‌کننده‌ها، فیلرهای پوستی و محصولات ترمیم‌کننده را ممکن می‌سازد.

ویژگی‌های کلیدی فیزیکو شیمیایی هیالورونیک اسید

– ظرفیت آبرسانی (Water Retention Capacity): یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های هیالورونیک اسید، توانایی آن در جذب و نگه‌داشتن آب تا ۱۰۰۰ برابر وزن مولکولی خود است. این ویژگی آن را به یکی از قوی‌ترین مرطوب‌کننده‌های طبیعی تبدیل کرده است. در سطح مولکولی، گروه‌های هیدروکسیل (-OH) موجود در ساختار این مولکول نقش کلیدی دارند. این گروه‌های قطبی با ایجاد پیوندهای هیدروژنی قوی با مولکول‌های آب، لایه‌ای از آب در اطراف زنجیره HA ایجاد می‌کنند. همچنین، گروه‌های کربوکسیل (-COOH) در محیط آبی به یون‌های کربوکسیلات (-COO⁻) تبدیل شده و بار منفی ایجاد می‌کنند. این بارهای الکترواستاتیک باعث دافعه میان زنجیره‌های پلیمری می‌شوند و ساختار آن را باز کرده، فضا برای جذب آب افزایش می‌یابد. علاوه ‌بر این، ساختار سه‌بعدی و متخلخل شبکه پلیمری HA، امکان به دام انداختن آب درون خود را فراهم می‌کند.

– ویسکوالاستیسیته (Viscoelasticity): هیارونیک اسید از نظر رئولوژیکی ترکیبی است که هم ویژگی‌های مایع (ویسکوز) و هم ویژگی‌های جامد (الاستیک) دارد، که به این ویژگی‌ها “ویسکوالاستیسیته” گفته می‌شود. این رفتار به دلیل تعاملات بین زنجیره‌های پلیمری در محلول است. در محلول‌های رقیق، زنجیره‌ها آزادانه حرکت می‌کنند و رفتار مایع غالب است. با افزایش غلظت، زنجیره‌ها به هم نزدیک‌تر می‌شوند و خاصیت الاستیک (جامد‌مانند) افزایش می‌یابد. وزن مولکولی اسید هیالورونیک هم تأثیر زیادی دارد؛ HA با وزن مولکولی بالا (بیش از ۱۰۰۰ کیلو دالتون) باعث افزایش ویسکوزیته و الاستیسیته می‌شود، در حالی که HA با وزن مولکولی پایی (زیر ۵۰۰ کیلودالتون) ویسکوزیته کمتری دارد ولی می‌تواند بهتر وارد لایه‌های عمقی پوست شود. این ویژگی‌ها در کاربردهایی مثل فیلر پوستی مهم هستند، جایی که هیدروژل‌های HA با مقاومت الاستیسیته حدود ۵۰ پاسکال می‌توانند چین و چروک‌ها را پر کرده و فشارهای مکانیکی پوست را تحمل کنند.

– زیست‌تخریب‌پذیری (Biodegradability): اسید هیالورونیک به‌طور طبیعی توسط آنزیم‌هایی مانند هیالورونیداز، گلوکورونیداز و همچنین رادیکال‌های آزاد تجزیه می‌شود. نیمه‌عمر آن در بافت پوست معمولاً بین ۱۲ تا ۲۴ ساعت متغیر است و این زمان به‌طور مستقیم به وزن مولکولی آن بستگی دارد HA با وزن مولکولی بالا به‌دلیل اندازه بزرگ‌تر و ساختار پایدارتر، کندتر توسط آنزیم‌ها تجزیه می‌شود و نیمه‌عمر طولانی‌تری دارد. در مقابل، فرم‌های با وزن مولکولی پایین سریع‌تر شکسته شده و به ترکیبات کوچکتر مانند الیگوساکاریدها و مونومرهایی مثل گلوکورونیک اسید و ان-استیل‌گلوکزآمین تبدیل می‌شوند. این فرآیند تجزیه طبیعی، به کاهش عوارض جانبی ناشی از تجمع ماده در بافت‌ها کمک کرده و در سیستم‌های دارورسانی، به تنظیم دوز بر اساس نیاز بیمار کمک می‌کند.

ساختار مولکولی و ارتباط آن با عملکردهای زیستی

ساختار زنجیره‌ای اسید هیالورونیک (HA) به‌طور منحصربه‌فرد طراحی شده است. پیوندهای β-(1,4) به زنجیره‌ها انعطاف‌پذیری می‌دهند و این امکان را فراهم می‌آورند که ساختار ژل‌مانند در سطح پوست شکل گیرد. از سوی دیگر، پیوندهای β-(1,3) پایداری زنجیره‌ها را افزایش داده و ساختار سه‌بعدی آن را برای جذب مؤثر آب آماده می‌کنند. بسته به وزن مولکولی، عملکرد زیستی HA در پوست نیز متفاوت است HA با وزن مولکولی بالا (۱ تا ۱.۴ مگادالتون) یک لایه محافظ روی پوست ایجاد کرده و از تبخیر آب جلوگیری می‌کند. فرم‌های با وزن مولکولی متوسط (۵۰ تا ۵۰۰ کیلودالتون) به لایه‌های میانی اپیدرم نفوذ کرده و آبرسانی در سطح سلولی را تقویت می‌کنند. همچنین،  HA با وزن مولکولی پایین (۲۰ تا ۵۰ کیلودالتون) می‌تواند به لایه درم نفوذ کرده و تولید کلاژن و الاستین را تحریک کند.

تفاوت وزن‌های مولکولی مختلف HA در کاربرد

وزن مولکولی اسید هیالورونیک یکی از مهم‌ترین عواملی است که بر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی، زیستی و کاربردی آن تأثیر می‌گذارد. به‌طور کلی، HA  را می‌توان به سه دسته بر اساس وزن مولکولی تقسیم کرد: وزن پایین (LMWHA، حدود ۲۰ تا ۵۰۰ کیلو دالتون)، وزن متوسط (MMWHA، حدود ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ کیلو دالتون)، و وزن بالا( HMWHA، بیش از ۱۰۰۰ کیلو دالتون تا ۳ میلیون دالتون یا بیشتر). هر یک از این دسته‌ها، ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند.

HA با وزن مولکولی پایین به‌دلیل اندازه کوچک‌تر خود، توانایی بالایی در نفوذ به لایه‌های زیرین اپیدرم و حتی درم دارد. این فرم به‌صورت موضعی موجب تحریک فیبروبلاست‌ها، افزایش سنتز کلاژن و الاستین، و بهبود عملکرد سد پوستی می‌شود. همچنین مطالعات نشان داده‌اند که LMWHA می‌تواند بیان ژن‌های ضدالتهابی را افزایش داده و روند ترمیم پوست را تسریع کند. با این حال، به‌دلیل وزن کم، خاصیت ویسکوالاستیک و ظرفیت نگهداشت آب آن نسبت به فرم‌های سنگین‌تر محدودتر است، و در محصولات مرطوب‌کننده سطحی یا پرکننده‌های پوستی کمتر کاربرد دارد.

در مقابل، HMWHA  به‌دلیل ساختار حجیم و خواص رئولوژیکی خاص خود، نقش مهمی در ایجاد یک سد مرطوب‌کننده سطحی، حفظ آب در اپیدرم و کاهش تبخیر دارد. همچنین این فرم می‌تواند به‌عنوان فیلر موقتی در کاهش چین‌وچروک‌ها عمل کند و از پوست در برابر عوامل محیطی محافظت نماید. با این حال، نفوذ محدود آن به لایه‌های عمقی پوست، باعث می‌شود اثربخشی آن در تحریک بازسازی سلولی کمتر باشد و بیشتر به‌عنوان لایه محافظ سطحی به‌کار رود.

فرم‌های با وزن متوسط، تعادلی میان نفوذپذیری و نگهداشت آب فراهم می‌کنند و معمولاً در سرم‌ها یا کرم‌هایی استفاده می‌شوند که هم هدف مرطوب‌کنندگی و هم تحریک متابولیسم پوستی دارند. انتخاب صحیح وزن مولکولی باید با توجه به نوع پوست، هدف درمانی، و نوع فرمولاسیون انجام شود. برای مثال، در محصولات ضدپیری، ترکیب فرم‌های مختلف HA می‌تواند هم‌زمان پوشش سطحی، نفوذ عمقی و تحریک بیولوژیک را فراهم کند.

مکانیسم‌های چندگانه مؤثر در پوست

در لایه‌های مختلف پوست،  HA نقش مهمی در آبرسانی چندلایه دارد. اگرچه درم از نظر ضخامت بیشتر است، اما اپیدرم چهار برابر بیشتر HA سنتز می‌کند. بیشترین تمرکز این مولکول در ماتریکس بین‌سلولی لایه‌های بازال اپیدرم است، جایی که با جذب آب موجب حفظ رطوبت در اعماق پوست می‌شود. همچنین، HA با اتصال به گیرنده‌های خود، مسیرهای سیگنالی مرتبط با سنتز کلاژن و فاکتورهای رشد را فعال می‌کند و از طریق حذف رادیکال‌های آزاد، اثرات مخرب UV را مهار می‌کند. در نقش حامل، HA با کاهش ویسکوزیته فرمولاسیون و ایجاد کانال‌های آبی در لایه شاخی پوست، نفوذ ترکیبات فعالی مانند رتینول و پپتیدها را تا سه برابر افزایش می‌دهد. در حوزه محافظت از پوست، ترکیب HA با فیلترهای UV می‌تواند علاوه بر خاصیت مرطوب‌کنندگی، از فتوایجینگ (پیری پوست نای از آفتاب) نیز پیشگیری کند و سنتز HA در پوست آسیب‌دیده توسط پرتو UV را تحریک کند.

تفاوت انواع نمک‌های هیالورونیک اسید: سدیم هیالورونات و پتاسیم هیالورونات

نمک‌های مختلف هیالورونیک اسید، به‌ویژه سدیم هیالورونات (Sodium Hyaluronate) و پتاسیم هیالورونات (Potassium Hyaluronate)، به‌طور گسترده‌ای در فرمولاسیون‌های کازمتیک و درمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. هرچند هر دو ترکیب نمک‌های یونی HA هستند و ویژگی‌های پایه‌ای مانند قابلیت آبرسانی و زیست‌سازگاری را حفظ می‌کنند، اما تفاوت‌هایی در پایداری، نفوذپذیری و کاربردهای بالینی آن‌ها دیده می‌شود. سدیم هیالورونات، رایج‌ترین فرم مورد استفاده، به‌دلیل پایداری بالاتر در pHهای فیزیولوژیک و در دسترس بودن در وزن‌های مولکولی متنوع، گزینه‌ غالب در تولید محصولات مراقبت از پوست و دارورسانی موضعی محسوب می‌شود. در مقابل، نمک پتاسیم در برخی مطالعات، نفوذپذیری بهتری در لایه‌های اپیدرمی نشان داده است، به‌ویژه در محصولات با وزن مولکولی پایین‌تر که هدف آن‌ها نفوذ عمیق‌تر در پوست یا مخاط است. همچنین، پتاسیم هیالورونات تمایل کمتری به جذب آب از محیط دارد که می‌تواند در شرایط رطوبت پایین، موجب پایداری بهتر فرمولاسیون و جلوگیری از دهیدراته شدن سطح پوست شود. از منظر رئولوژی، تفاوت قابل‌توجهی میان این دو نمک وجود ندارد، اما در فرمولاسیون‌های بسیار حساس مانند سرم‌های چشمی یا محصولات ویژه پوست‌های آسیب‌پذیر، انتخاب نوع نمک می‌تواند بر احساس پوست و عملکرد محصول تأثیرگذار باشد. به طور کلی، انتخاب بین این دو نمک باید بر اساس هدف درمانی، وزن مولکولی، شرایط محیطی مصرف و نوع حامل مورد استفاده صورت گیرد.

جمع‌بندی نهایی

اسید هیالورونیک (HA) یک پلی‌ساکارید طبیعی با خواص مرطوب‌کنندگی، ترمیمی و ضدپیری است که بسته به وزن مولکولی و نوع نمک‌های آن، عملکردهای متفاوتی در پوست دارد. فرم‌های با وزن مولکولی بالا بیشتر روی سطح پوست عمل می‌کنند، در حالی که فرم‌های پایین‌تر به لایه‌های عمیق‌تر نفوذ کرده و بازسازی پوست را تحریک می‌کنند. تولید زیستی HA با خلوص بالا و سازگاری زیستی عالی، آن را به ترکیبی کلیدی در فرمولاسیون محصولات کازموسیوتیکال تبدیل کرده است.

تمام محصولات مرطوب کننده، ضد چروک  و دور چشم های امونی، حاوی سدیم هیالورونات با وزن مولکلولی پایین و متوسط هستند، در سرم، کرم صورت و کرم دور چشم از خانواده 5-Peptide علاوه بر سدیم هیالورونات با وزن مولکولی متوسط و پایین، جهت ایجاد خواص لیفت فوری از سدیم هیارونات با وزن مولکولی بالا نیز استفاده شده است.

دکتر نیکا حدادیان- دکتر سمیه نیکنام

1404/03/31