[생물분리정제] 히알루론산 분리, 정제

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2009.07.23 / 2019.12.24
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목차: 1. 개요

1.1 히알루론산이란?
1.2 고순도 분리정제의 필요성

2. 히알루론산의 분리정제 과정

2.1 여과를 이용한 균체제거 (고-액 분리)
2.2 한외여과
2.3 흡착(활성탄)
2.4 EDTA를 이용한 금속이온 제거
2.5 유기용매를 이용한 침전
2.6 유기용매의 세척
2.7 건조

3. 공정의 개선

3.1 하이드록시 아파타이트 추가
3.2 침전 시의 불활성 물질 투입
3.3 이온교환컬럼 사용

4. 참고문헌

본문내용: 1. 개요

1.1 히알루론산이란?

히알루론산(hyaluronic acid)은 생체 내 존재하는 글리코스 아미노글리칸의 일종인 산성 뮤코다당류로서, D-글루콘산과 N-아세틸 글루코스 아민의 동일 반복 분자구조를 가지는 분자량 1,000Da~10kDa의 범위의 다당류이고, 매우 높은 점성과 탄성을 지닌다.

Figure1. 히알루론산의 구조식

이러한 히알루론산은 신체의 모든 부위에 존재하며, 신체의 각 부위에서 여러 가지 특성을 보여주는 물질이다. 몸의 움직임을 원활하게 하는 윤활작용, 생리 활성 물질들의 이동을 주관하며 세포와의 특이한 작용에 의해 세포의 분화 및 성장을 유도하는 중개자 역할, 세포외 기질에서는 콜라겐, 엘라스틴, 황산콘드로이틴 등의 조직을 지탱하게 하는 단백질과 당 단백질들의 지지체 역할을 하며, 수분함유능력이 뛰어나고 점성과 탄성이 좋은 생체 고분자이다. 이러한 특성들로 인해, 히알루론산은 노령화에 따른 퇴행성 관절염의 치료 및 통증완화 치료제로서 사용되고, 안과 수술시 수술 보조재 및 안구 건조증 약물의 주성분으로 사용되기도 하며, 또한 주름 및 함몰된 피부조직의 보완에도 사용되는 등 화장품 및 성형보조재료로서도 각광을 받고 있다.

현재 의료용으로, 특히 안과용으로 사용되는 히알루론산은, 환산한 건조물에 대하여 90% 이상이 정량적으로 함유되고, 그 평균분자량은 1.9×106~3.9×106g/몰이며, 평균중합도(n)는 4,700~9,600이다. 관절염 주사제의 용도로는 현재 여러 가지 분자량 분포를 가지는 제품들이 시판되고 있다. 의료용 히알루론산은 주사제용 약품으로 사용되고 있으므로, 단백질 및 다른 산성뮤코다당류(예를 들면, 콘드로이틴 황산, 헤파란 황산, 더마탄 황산 등)의 포함이 허용되지 않을 정도의 정제도가 요구되는 등 안전성의 규제가 상당히 엄격하다.
의료용 히알루론산은 동물성 조직에서 추출하거나, 미생물을 발효시켜 그 산물을 회수하는 방법으로 얻을 수 있으며, 특히 이 때 이용하는 미생물로는 스트렙토코커스 등이 있다. ( 스트렙토코커스 주에피데미커스(KCTC 0075BP) 등) 그러나 미생물에서 회수한 히알루론산보다 동물성 조직으로부터 추출한 히알루론산의 효과가 보다 우수한 것으로 알려져 있어 (Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology, 13, 183-192, (1999)), 동물성 조직, 특히 닭 벼슬로부터 히알루론산을 분리 및 정제하는 방법이 다수 알려져 있다.

Figure2. 히알루론산 이용 제품 (왼쪽: 피부미용화장품, 오른쪽: 관절염치료용)

1.2 고순도 정제의 필요성

LG화학의 ‘히루안플러스’라는 제품은 2005년 9월 발매한 이후 1년이 채 못된 시점에서 매출 100억 원의 신화를 이룩하였다. 퇴행성 관절염 시장에서 HA(hyaluronic acid) 제제는 큰 비중을 차지하고 있는데, 히루안플러스 출시 초기, HA 시장은 기존의 저분자량 5회 제형들로 red ocean을 이루고 있었다. 그러나 히루안플러스는 고순도의 300만Da의 히알루론산을 사용하여 기존 100만Da HA 제품들에 비해 우수한 약효와 안정성을 지니며, 효과 지속력 또한 뛰어나다. 이렇게 고농도의 히알루론산을 이용하다보니 그 투여횟수를 5번에서 3번으로 줄일 수 있었는데, 이는 환자의 순응도를 증가시키고 감염 위험도도 낮추었다.
여기서 살펴보듯, 의료용 단백질 생산에서 고순도의 분리 정제는 기업에 있어 더 이상 선택적인 요소가 아니라 필수적인 요소가 되어 버렸다.

2. 히알루론산 분리 정제 과정

2.1 여과를 이용한 균체제거 (고-액분리)

참고문헌: - [특허실용] 칼슘염 및 인산염, 또는 인산칼슘염을 이용한 히아루론산정제방법(METHOD FOR PURIFYING HYALURONIC ACID USING CALCIUMSALT AND PHOSPHATE SALT, OR CALCIUM PHOSPHATE SALT)

- [특허실용] 히알루론산의 정제방법(Method for purifying hyaluronic acid)
출원번호 : 1020060116319
국제특허분류 : C08B37/08
최종처분 : 공개
출원인 : 주식회사 엘지생명과학

- [특허실용] 히아루론산 및 그의 염 정제방법(PURIFICATION METHOD OF HYALURONIC ACID OR SALT THEREOF)
출원번호 : 1020020048916
국제특허분류 : C12P19/26
최종처분 : 등록
출원인 : 코오롱생명과학 주식회사 , 주식회사 백텍

- 단위조작, Warren L. McCabe, Julian C.Smith, Peter Harriottm, McGraw-Hill Korea, 7th, p.142~145

자료평가

자료 감사드립니다.
atcis***
(2012.05.28 21:46:00)

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