华东医药重点布局的壳聚糖，是液体还是凝胶？

如大家所知，在真皮填充时，固有的凝胶填充剂和液体填充剂都客观存在一定局限性：

HA是目前真皮填充的主要材料。由于HA的凝胶属性，在注射时常需使用较粗的针头来降低注射力，这可能会增加疼痛、血管损伤和表面不平整的风险。

目前典型的液体型填充剂包括PCL和PLLA等，具备相对较低的亲水性，需要使用CMC作为分散剂。然而分散不良可能会导致针头堵塞以及体内聚集。

壳聚糖是一种生物相容性和无毒的生物材料，可以被溶菌酶降解成N-乙酰葡萄糖胺、葡萄糖胺和N-乙酰葡萄糖胺酶。值得关注的是，可以通过以适当的比例混合壳聚糖溶液、磷酸盐和甘油来制备一种热响应的新型真皮填充剂，使其以液体形式注入，并在37°C的生物温度下发生凝胶化。可以很好地解决固有的凝胶填充剂和液体填充剂的局限问题。

下文介绍这一温敏材料在体内、体外研究和动物模型中的发现，可以阅读每段中的绿色字体内容以快速get关键信息

壳聚糖填充剂是一种基于“液态到凝胶态转变”的热敏性生物材料，可在体内形成水凝胶。图a展示了壳聚糖填充剂在凝胶化前后的外观。填充剂在室温下表现出液态特性，在37°C下形成凝胶。图b显示了填充剂在37°C下粘度随时间的变化。粘度在凝胶化前为103.3 cp，凝胶化3小时后增加到54900 cp，增加了约530倍。此外，图1c展示了材料在25°C和37°C下孵化48小时后的粘度值，表明凝胶化反应在37°C下发生，粘度增加。

在理化特性方面，填充剂表现出高度多孔的结构，孔隙率为91.1%。形态由几个直径为67.2 ± 12.5 μm的开放孔组成。亲水性是水凝胶填充剂的一个重要特性，这与其在皮肤组织中维持物理结构和体积持久性有关。通过水接触角评估了壳聚糖填充剂的亲水性。该材料的水接触角为37.21 ± 30.98°，远低于亲水性标准的90°，表明该材料具有很好的亲水性。

使用30G、31G和34G针头测量的壳聚糖填充剂的注射力分别为4.7 ± 0.9 N、11.0 ± 1.3 N和17.3 ± 4.6 N。相比之下，使用27G和30G针头的HA填充剂的注射力分别为15.9 ± 2.9 N和32.3 ± 1.5 N。比较两种填充剂使用30G针头的注射力，壳聚糖填充剂所需的力约为HA填充剂的1/4.7。由于壳聚糖填充剂在凝胶化前以均匀的液态存在，具有稳定的注射力曲线，没有波动。相比之下，HA填充剂显示出相对不稳定和不规则的注射力曲线。显然，这些结果表明，热敏性相变技术使注射可以非常低的注射力（使用31G和34G针头分别为4.7 ± 0.9 N和17.3 ± 4.6 N）顺利进行，从而提高了注射的便利性和安全性。

研究分析了两种类型的壳聚糖填充剂的机械特性：弱壳聚糖填充剂具备低粘弹性，强壳聚糖填充剂具备高粘弹。使用旋转流变仪测量了体外凝胶化的壳聚糖填充剂的储能模量和损耗模量，并与HA填充剂进行了比较。在0.5 rad s—1下，强壳聚糖填充剂、弱壳聚糖填充剂和HA填充剂的复合模量分别为1846.0 ± 261.7、215.7 ± 22.9和438.1 ± 59.3 Pa·s（图a）。在体外研究中，强壳聚糖填充剂、弱壳聚糖填充剂和HA填充剂的储能模量（G’，弹性模量）分别为1070.8 ± 27.4、117.5 ± 1.8和255.3 ± 8.3 Pa，而它们的损耗模量（G’’，粘性模量）分别为161.7 ± 6.7、9.1 ± 2.1和31.3 ± 3.2 Pa（图b）。交联程度和凝胶浓度在定义凝胶模量中起着重要作用，许多制造商使用这些参数来调整填充剂的硬度或柔软度，,该研究主要通过控制磷酸盐离子和甘油的量（交联剂）来制备弱和强壳聚糖填充剂。

暴露于提取物储备溶液和50%稀释溶液的L929细胞的活力分别约为90.1 ± 2.4%和95.7 ± 0.8%。尽管暴露于提取物储备溶液的细胞活力低于阴性对照组，但由于活力降低远高于70%的细胞毒性标准，因此得出结论没有细胞毒性。

将类似液体的壳聚糖填充剂注入皮肤组织后，凝胶化在5分钟内发生。如图a所示，在填充剂的外部形成了一个胶囊，在检查材料的横截面时，发现整团材料都发生了凝胶化。在体内凝胶化5min、30min和240mmin后材料的弹性模量分别为3.0 ± 0.9、12.2 ± 2.0和10.9 ± 0.4 kPa（图b）。这些结果证实了凝胶化在注射后30分钟内完成，并且之后保持了稳定的物理特性。压缩强度值也显示出类似的趋势。快速且单相的凝胶化允许在注射后保持形状，同时具有较高可塑性。

面部不同区域的解剖基础不同，对填充剂流变学特性的要求也不同。SD大鼠体内注射5周后，壳聚糖填充剂的弹性模量和压缩强度分别为39.9 ± 1.7和90.1 ± 13.1 kPa，而HA填充剂分别为25.3 ± 5.7和37.5 ± 4.3 kPa（图c）。显然，壳聚糖填充剂的弹性模量和压缩强度分别约为HA填充剂的1.6倍和2.4倍。

在将填充剂注入小鼠后，分别在8、16和24周后采集样本，并通过测量宽度、长度和高度来计算体积。在初始注射体积中，8、16和24周后分别剩余78.1 ± 61.5%、75.9 ± 19.1%和44.2 ± 21.9%。也就是说，注射后填充剂可较长时间在体内保持其体积和形状。

壳聚糖是一种由D-葡萄糖胺和N-乙酰葡萄糖胺组成的线性多糖，含有可断裂的糖苷键，是一种可生物降解的聚合物，可以被体内的非特异性酶切割。当被溶菌酶降解成单糖后，降解产物可体内代谢或从体内排出。研究预测皮肤组织中的活性溶菌酶将参与壳聚糖的主要降解机制，在较长时间内缓慢降解壳聚糖填充剂。

研究建立了基于UVB辐射的SKHI小鼠光老化模型。经过8周的UVB暴露后，小鼠背部皮肤形成了许多深皱纹。在最后一次暴露后即刻、注射后2周、6周和12周共4次注射填充剂。

与注射生理盐水的阴性对照组相比，UVB暴露后形成的皱纹数量在各填充剂组中在注射后2、6和12周都有所减少。特别是，强性能壳聚糖填充剂组的皱纹数量在注射后12周内持续显著减少（图c）。与阴性对照组相比，所有填充剂组的皱纹深度都有所减少。值得注意的是，壳聚糖填充剂在减少皱纹深度方面的效果优于Restylane治疗组（图5d）。这意味着壳聚糖填充剂的皱纹减少效果优于HA填充剂。

通过测量用苏木精和伊红染色的组织中的真皮厚度来评估材料注射后真皮厚度的变化（图a）。生理盐水和Restylane注射组在注射后继续显示出稳定的厚度，而壳聚糖填充剂组真皮厚度随时间减少（图b）。真皮填充剂对真皮胶原密度的影响尚无充分研究，真皮填充剂注射早期胶原合成的机制有待进一步研究。

本研究制备的基于液态到凝胶态转变的新型壳聚糖真皮填充剂在体内外研究中均有优异的表现。

早在2021年，华东医药已有行动布局壳聚糖相关填充剂。有望于2025年推出全球首款非动物源性壳聚糖医美填充剂。期待未来有更多数据，支持这一新型材料的开发和应用。

参考文献：

Novel Chitosan Dermal Filler with Enhanced Moldability and Elasticity. Macromol Biosci. 2022 Aug;22(8):e2200081.

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