ข้อมูลบริการทดสอบปริมาณสารกรดไฮยาลูโรนิก Hyaluronic acid
บริษัท วิสไบโอ (VISBIO) จำกัด มีบริการทดสอบปริมาณสารกรดไฮยาลูโรนิก หรือ ไฮยาลูโรนิกแอซิด (Hyaluronic acid; HA) ได้กับทุกผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมสุขภาพและความงาม, อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม หรือ อุตสาหกรรมยาและทางการแพทย์
ปัจจุบันกรดไฮยาลูโรนิก เป็นที่นิยมมากในผลิตภัณฑ์สุขภาพและความงาม เนื่องจากกรดไฮยาลูโรนิก มีคุณสมบัติที่หลากหลาย อาทิเช่น การนำสารกรดไฮยาลูโรนิก มาเป็นส่วนประกอบในผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง ที่ช่วยเรื่องลดเลื้อนริ้วรอย เพิ่มความชุ่มชื้นให้แก่ผิวหน้า, การนำสารกรดไฮยาลูโรนิก มาพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในวงการศัลยกรรมความงาม คือ การพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ยาฉีดริ้วรอยที่นิยมใช้การฉีดสารเติมเต็มเพื่อรักษา เช่น รอยย่นบริเวณหว่างคิ้ว รอยตีนกาและรอยย่นบนหน้าผาก สารเติมเต็มยังสามารถเพิ่มปริมาตรของใบหนาบริเวณแก้ม ร่องแก้ม และบริเวณอื่น ๆได้ด้วย สาเหตุที่ทางการแพทย์นิยมนำสารกรดไฮยาลูโรนิกมาใช้ เนื่องจากเป็นสารที่มีคุณสมบติเฉื่อยไม่ทำให้เกิดการแพ้ มีความคงตัวและอยู่ในร่างกายได้เป็นเวลานาน อีกทั้งสามารถทำให้เสื่อมสลายไปได้ ในกรณีที่เกิดผลข้างเคียงจากการรักษา หรือ การนำกรดไฮยาลูโรนิก มาพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ที่ช่วยรักษาข้อเข่าเสื่อม ข้อเข่าอักเสบ เป็นต้น
ไฮยาลูโรนิกแอซิด หรือ Hyaluronic acid
ไฮยาลูโรนิกแอซิด หรือ กรดไฮยาลูโรนิก เป็น polysaccharides ประจุลบ ที่ประกอบขึ้นจาก glucuronic acid และ N-acetyl-glucosamine พบกระจายอยู่ทั่วปในเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน โดยกรดไฮยาลูโรนิก ยังเป็นส่วนประกอบหลักของวุ้นตา, น้ำไขข้อ, ผิวหนังและเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในสารระหว่างเซลล์ ของสิ่งมีชีวิตทั้งที่มีกระดูกสันหลังและไม่มีกระดูกสันหลัง
โครงสร้างทางเคมีของ Hyaluronic Acid
โครงสร้างทางเคมีของ กรดไฮยาลูโรนิก มีหมู่ฟังก์ชันหลายชนิดที่สามารถเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ เช่น hydroxyl group (–OH), carboxylic group (-COOH) และ N-acetyl group (-NHCOCH3) โดย กรดไฮยาลูโรนิก เป็นลิแกนด์ที่สามารถจับกับตัวรับบนผิวเซลล์ได้หลายชนิด เช่น CD44, RHAMM, และ LYVE-1
กรดไฮยาลูโรนิก เป็นไกลโคสะมิโนไกลแคน (Glycosaminoglycan,GAG) สายตรงมีน้ำหนักโมเลกุลสูง พบได้ตั้งแต่ 106 – 107 ดาลตัน โดยกรดไฮยาลูโรนิก มีความแตกต่างจากไกลโคสะมิโนไกลแคนตัวอื่น ตรงที่มีพันธะนันโควาแลนซ์(noncovalent bond) จับกับโปรตีนและนอกจากนี้ยังไม่มีหมู่ซัลเฟตอีกด้วย โดยโครงสร้างทางเคมีประกอบด้วยน้ำตาล 2 ชนิด คือ β(1,3)-glucoronic acid และ β(1,4)-N-acetylglucosamine เรียงตัวสลับกัน สามารถจับกับประจุบวกได้ดี เช่น K+, Na+ และ Ca2+ นอกจากนี้ยังมีหมู่ฟังก์ชั่นพวก carboxyl และ N-acetyl ที่มีขั้วอยู่ในปริมาณสูงเมื่อละลายในน้ำ ซึ่งหมู่ฟังก์ชั่นเหล่านี้สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนกับน้ำได้ ดังนั้นกรดไฮยาลูโรนิกจึงมีความสามารถดูดเก็บน้ำได้ดี โดยสารละลายของกรดไฮยาลูโรนิกจะมีลักษณะคล้ายเจล จึงมีความหนืดและความยืดหยุ่น แต่ทั้งนี้ก็ขึ้นกับความเข้มข้นและน้ำหนักโมเลกุลของกรดไฮยาลูโรนิก
การผลิตกรดไฮยาลูโรนิก สำหรับนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ
การผลิตกรดไฮยาลูโรนิก สำหรับทางการค้า ส่วนใหญ่ผลิตได้จากการสกัดแยกจากเนื้อเยื่อของสัตว์ เช่น การสกัดจากหงอนไก่, ข้อต่อวัว หรือ กระดูกอ่อนของปลาวาฬ แต่สารสกัดเหล่านี้มีข้อเสียเนื่องจากในเนื้อเยื่อกรดไฮยาลูโรนิกจะอยู่รวมกับโปรตีนและ Mucopolysaccharide ทำให้กระบวนการทำให้บริสุทธิ์มีความยุ่งยากและซับซ้อน เพื่อแยกเอาโปรตีนและ Mucopolysaccharide อื่นๆออกไป อีกทั้งยังพบว่ามีการปนเปื้อนของเอนไซม์ไฮยาลูโรนิเดส (Hyaluronidase) ดังนั้นในกระบวนการผลิตจึงต้องมีการย่อย จึงทำให้ได้กรดไฮยาลูโรนิกมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำและสูญเสียคุณสมบัติในการดูดน้ำ ดังนั้นจึงมีการพัฒนาการผลิตกรดไฮยาลูโรนิกจากการใช้แบคทีเรียและจุลินทรีย์ เนื่องจากได้ผลผลิตสูง คุณภาพดี สามารถปรับพันธุกรรมได้และสามารถควบคุมสภาวะในการเพาะเลี้ยงได้ ซึ่งจุลินทรีย์ที่นิยมใช้ในการผลิตกรดไฮยาลูโรนิก ได้แก่ Streptococci Group A และ C แต่ทั้งนี้การนำจุลินทรีย์ในใช้ในการผลิตกรดไฮยาลูโรนิก ต้องคำนึงถึงความปลอดภัยของผู้บริโภคด้วย เนื่องจากจุลินทรีย์เหล่านี้ยังคงมีความสามารถในการก่อโรคอยู่ ทั้งนี้การผลิตกรดไฮยาลูโรนิกจากสัตว์ แบคทีเรียหรือจุลินทรีย์ ก็มีทั้งข้อดีและข้อเสีย ดังแสดงในภาพ
คุณสมบัติและความเหมาะสมของกรดไฮยาลูโรนิก แต่ละโมเลกุลสำหรับการพัฒนาผลิตภัณฑ์
กรดไฮยาลูโรนิก สามารถสกัดได้จากแหล่งต่างๆ ได้แก่ เนื้อเยื่อของสัตว์ จุลินทรีย์ และ cell-free systems เช่น เอนไซม์ ซึ่งการสกัดจากคนละแหล่งวัตถุดิบหรือวิธีการสกัด จะทำให้ได้ขนาดโมเลกุลของกรดไฮยาลูโรนิกแตกต่างกัน ซึ่งน้ำหนักโมเลกุลแต่ละขนาดก็จะเหมาะกับการนำไปใช้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน ดังนี้
- กรดไฮยาลูโรนิก สำหรับการพัฒนาผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ ควรมีน้ำหนักโมเลกุลที่ 100-2000 kDa ซึ่งมีงานวิจัยนำไปพัฒนาเป็นยาฉีด บรรเทาอาการปวดของกระดูก, จักษุแพทย์ ปกป้อง และหล่อลื่นดวงตาสำหรับรักษาตาแห้ง เป็นต้น
- กรดไฮยาลูโรนิก สำหรับเครื่องสำอาง ควรมีน้ำหนักโมเลกุลที่ 50-1000 kDa เหมาะกับการนำไปใช้เป็นส่วนผสมในเครื่องสำอางที่มีคุณสมบัติลดเลื้อนริ้วรอย, ฟื้นฟูผิว, เพิ่มความชุ่มชื้นผิว และยกกระชับผิวหน้า
- กรดไฮยาลูโรนิก สำหรับเภสัชวิทยา ควรมีน้ำหนักโมเลกุลที่ 1000-1500 kDa งานวิจัยพบว่ามีคุณสมบัติต้านการอักเสบ(Anti-inflammatory), ฝาดสมานแผล (Wound healing) เป็นต้น
กรดไฮยาลูโรนิก ประโยชน์ต่อสุขภาพและความงาม
ปัจจุบันมีการนำ Hyaluronic acid หรือ HA มาพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆมากมาย ทั้งผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง, ผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ หรือ ผลิตภัณฑ์ยา เนื่องจากกรดไฮยาลูโรนิกนั้น มีประโยชน์ต่อสุขภาพและความงาม ดังนี้
- ประโยชน์ด้านความงาม
กรดไฮยาลูโรนิกที่ใช้เป็นสารเติมเต็มจะขึ้นอย่กับความเข้มข้น ขนาดโมเลกุล ปริมาณของ cross-linking สารที่ใช้เพื่อทำให้เกิด cross-linking และความแข็งของสาร โดยทั่วไปถ้ามีปริมาณของ crosslinking มากก็จะทำให้ สารมีความแข็งตัวมากขึ้น และสามารถคงอยู่ในร่างกายได้นานขึ้น สารที่มีขนาดของโมเลกุลเล็กจะเหมาะกับการใช้รักษาริ้วรอยตื้นๆและคงอยู่ ในรางกายได้นานประมาณ 6 เดือน ในขณะที่สารที่มีขนาดของโมเลกุลใหญ่จะใช้สำหรับการเพิ่มปริมาตรของใบหน้าและการรักษาริ้วรอยหรือร่องขนาดลึกซึ่งจะคงอยู่ในร่างกายได้นาน 6-12 เดือน ริ้วรอยที่นิยมใช้การฉีดสารเติมเต็มเพื่อรักษา เช่น รอยย่นบริเวณหว่างคิ้ว รอยตีนกาและรอยย่นบนหน้าผาก สารเติมเต็มยังสามารถเพิ่มปริมาตรของใบหนาบริเวณแก้ม ร่องแก้ม และบริเวณอื่น ๆได้ด้วย
สาเหตุที่ทางการแพทย์นิยมนำสารกรดไฮยาลูโรนิกมาใช้ เนื่องจากเป็นสารที่มีคุณสมบติเฉื่อยไม่ทำให้เกิดการแพ้ มีความคงตัวและอยู่ในร่างกายได้เป็นเวลานาน อีกทั้งสามารถทำให้เสื่อมสลายไปได้ ในกรณีที่เกิดผลข้างเคียงจากการรักษา
- ประโยชน์ด้านข้อเข่า
Hyaluronic Acid(HA) เป็นองค์ประกอบของนํ้าไขข้อ (Synovial fluid) และกระดูกอ่อนผิวข้อซึ่งเป็นส่วนสำคัญของสารเคลือบเซลล์ (Extracellular matrix) และของเหลวที่มีคุณสมบัติความยืดหยุ่น (Viscoelastic property) ทำให้การเคลื่อนไหวของข้อมีประสิทธิภาพ สาเหตุที่ทำให้เกิดภาวะข้อเสื่อม คือการทำลายของข้อกระดูกอ่อนผิวข้อ เป็นผลมาจากการลดลงของนํ้าหนักโมเลกุลของ Hyaluronan ในนํ้าเลี้ยงข้อ
HA ประกอบด้วยโครงสร้างของ N-Acetylglucosamine และ D-Glucoronic acid เรียงต่อกันจำนวน 12,500 โมเลกุล A เป็นองค์ประกอบที่สำคัญในข้อพบ HA ในข้อได้ 3 รูปแบบ
- HA Free form เป็นองค์ประกอบสำคัญของนํ้าไขข้อ (Synovial fluid) เนื่องจาก HA มีคุณสมบัติทั้งยืดหยุ่น และมีความหนืด เมื่อมีแรงมากระทำต่อข้ออย่างช้าๆ HA จะแสดงความหนืด ทำให้ช่วยหล่อลื่นข้อ แต่เมื่อมีแรงมากระทำมาก เซ่น การกระโดด HA จะทำหน้าที่ในการยืดหยุ่น เพื่อดูดซับแรงกระแทก
- HA Meshwork เกิดจาก HA Free Form ซึ่งจัดเรียงตัวกันเป็นร่างแหตาข่าย ปกคลุมบริเวณผิวของ Cartilage และ Synovium ทำหน้าที่ช่วยกรองสารเข้าออกและป้องกันไม่ให้ Macro molecule หรือ Inflammatory molecule เข้ามาทำลายเซลล์ภายใน ทั้งเซลล์ Synoviocyte และ Chondrocyte
- HA Backbone ถูกสร้างจาก Chondrocyte ซึ่ง HA นี้เป็นองค์ประกอบหนึ่งของ Matrix ของ Cartilage โดยทำหน้าที่เป็นแกนให้ Proteoglycan มาเกาะเกิดเป็นกลุ่มก้อนของ Aggrecan ซึ่งทำให้ Matrix มีความยืดหยุ่น และสามารถกระจายน้ำหนักที่เกิดจากแรงกดทับเวลามีการใช้ข้อเกิดขึ้น โดยในภาวะร่างกายปกติ องค์ประกอบและคุณสมบัติของ HA จะอยู่ในลักษณะช่วยปกป้องไม่ทำให้เกิดอันตราย แต่พบว่า HA ในข้อของผู้ป่วยโรคข้อเช่าเลื่อมมีความผิดปกติไปโดย HA จะมีขนาดโมเลกุล และความเข้มข้นลดลงเมื่อเทียบกับข้อปกติ ทำให้ Synovial fluid มีความหนืดน้อยลง และความยืดหยุ่นลดลงทำให้ขาดคุณสมบัติในการหล่อลื่น และป้องกันแรงกระแทก
ผลงานวิจัยการรักษาผู้ป่วยข้อเข่าเสื่อมโดยวิธีการฉีดนํ้าหล่อเลี้ยงข้อเข่า พบว่าสาร Hyaluronic Acid (HA) เป็นสารที่มีอยู่ในน้ำข้อของมนุษย์มีลักษณะเหนียว และยืดหยุ่นสูงทำให้ข้อต่างๆ โดยเฉพาะผิวกระดูกข้อเช่าไม่ได้รับแรงกดหรือกระแทกมากเวลาคนจะเดินหรือวิ่ง นอกจากนั้นสารนี้ยังช่วยให้เกิดความลื่นที่ผิวกระดูกอ่อนเวลาเรางอหรือเหยียดหัวเช่า การเสียดสีที่ผิวกระดูกจะน้อยลงทำให้กระดูกอ่อนผุกร่อนน้อยลงตามไปด้วย ส่งผลให้ข้อเช่าอักเสบ ปวดบวมแดงร้อนน้อยลง โดยปกติเช่าจะมีน้ำในข้อเช่าอยู่ประมาณ 1-2 ซีซี เท่านั้น เมื่อคนเราอายุมากขึ้นน้ำในข้อมีปริมาณลดลงโดยเฉพาะคนที่เป็นข้อเข่าเสื่อมรุนแรง น้ำในเช่าแทบจะไม่เหลือเลย สิ่งที่เกิดขึ้นคือ อาการข้อเข่าเสื่อมจะลุกลามเร็วขึ้นไปอีก ปัจจุบันมีการผลิตน้ำไขฃ้อเทียม เพื่อใช้ในการรักษาข้อเข่าเสื่อม ซึ่งข้อดีฃองน้ำไขข้อเทียม คือ สามารถลดอาการปวดเข่า ทำให้ข้อเข่าเคลื่อนไหวได้มากขึ้น สามารถชะลอการผ่าตัดเปลี่ยนข้อเข่าเทียมได้
การตรวจสอบและวิเคราะห์ปริมาณไฮยาลูโรนิกแอซิด หรือ กรดไฮยาลูโรนิก (Hyaluronic acid; HA)
การศึกษาค้นคว้า วิจัย มีการพัฒนานำกรดไฮยาลูโรนิก จากสารสกัดจากสัตว์ เช่น กระดูกไก่, หงอนไก่, กระดูกปลา เป็นต้น สารสกัดจากแบคทีเรียหรือจุลินทรีย์ มาใช้ในอุตสาหกรรมทางอาหาร อุตสาหกรรมทางการแพทย์ ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร ผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง ผลิตภัณฑ์เครื่องดื่ม กันอย่างมากมาย จึงมีการพัฒนาวิธีการวิเคราะห์หาปริมาณสารกรดไฮยาลูโรนิก ในผลิตภัณฑ์ต่างๆ หลายวิธี เช่น การทดสอบปริมาณสารกรดไฮยาลูโรนิก ด้วยเทคนิค HPLC หรือ การทดสอบปริมาณสารกรดไฮยาลูโรนิก ด้วยชุดทดสอบ Purple-Jelley assay โดยการนำตัวอย่างมาย่อยด้วยเอนไซม์ เพื่อให้ได้สารกรดไฮยาลูโรนิกที่ผสมอยู่ในผลิตภัณฑ์ทั้งหมด แล้วนำสารตัวอย่างไปวัดความยาวคลื่น หลังจากนั้นคำนวณปริมาณกรดไฮยาลูโรนิกของตัวอย่าง โดยการเปรียบเทียบกับกราฟสารมาตรฐาน โดยรายงานผลการทดสอบเป็นปริมาณของกรดไฮยาลูโรนิก ที่มีในตัวอย่าง แสดงค่าในรูปร้อยละของปริมาณสารกรดไฮยาลูโรนิก ต่อน้ำหนักผงแห้งของสารตัวอย่าง (%w/w) หรือต่อกรัม (น้ำหนักแห้ง)
Literature:
- เกษมณี ไพรอนันตถาวร, 2548, การศึกษาการแสดงผลของ hyaluronan synthase gene(hasA gene) จาก Streptococcus equi subsp. Zooepidemicus ใน Escherichia coli, วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต วิชาชีววิทยา มหาวิทยาลัยศิลปากร.
- ธิติมา วงศ์จิตราภรณ์, 2564, การพัฒนานาโนพาร์ทิเคิลจากไฮยาลูโรนิกแอซิดบรรจุเคอร์ซิตินหรือเคอร์คูมิน เพื่อการรักษาโรคมะเร็งด้วยวิธีการเชื่อมต่อโมเลกุลพอลิเมอร์กับยา, บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ.
- ผศ.พญ.รังสิมา วณิชภักดีเดชา, สารเติมเต็ม (Fillers), ศูนย์เลเซอร์ผิวหนังและศัลยกรรมผิวหนัง ภาควิชาตจวิทยา คณะแพทยศาสตรศิริราชพยาบาล.
- ธนา โรจน์พรประดิษฐ์, 2560, การรักษาผู้ป่วยข้อเข่าเสื่อมโดยวิธีการฉีดนํ้าไขข้อเทียมชนิด Sodium Hyaluronate โดยเทคนิคแบบ 3 เข็มในคเงเดียว (Hyruan III), กลุ่มงานออร์โธปีดิกส์ กลุ่มภารกิจด้านบริการตติยภูมิ โรงพยาบาลสิรินธร สำนักการแพทย์.
- Carlos Dariel Rodriguez-Marquez, Susana Arteaga-Marin, Andrea Rivas-Sánchez, Renata Autrique-Hernández and Roberto Castro-Muñoz, 2022, A Review on Current Strategies for Extraction and Purification of Hyaluronic Acid, International Journal of Molecular Sciences.