Charakterizácia oligosacharidov a krátkych polysacharidov vzniknutých štiepením kyseliny hyalurónovej metódami kvapalinovej chromatografie a štúdium kinetiky štiepenia kyseliny hyalurónovej

Ing. Zuzana Bezáková, Ph.D.

Doctoral thesis

HPLC characterization of oligo and short polysaccharides prepared by degradation of hyaluronic acid and study of its degradation kinetics

Abstract:

Hlavným cieľom tejto práce bolo nájsť priemyselne využiteľný spôsob štiepenia hyaluronátu sodného s molekulovou hmotnosťou 1,3 ? 1,8 MDa na hyaluronát sodný s nízkou molekulovou hmotnosťou (0,3 MDa a menej) až oligosacharidy. Boli získané rozsiahle dáta popisujúce alternatívne spôsoby štiepenia HA o rôznej molekulovej hmotnosti. Na experimenty realizované v laboratórnych podmienkach bola vybratá metóda kyslej hydrolýzy, pričom boli obmieňané podmienky štiepenia reťazca hyaluronanu. Ako najzaujímavejšie sa javili metódy štiepenia využitím mikrovĺn a pomocou klasického ohrevu na varnom hniezde. Pre štiepenie hyaluronátu sodného kyslou hydrolýzou využitím mikrovlnného žiarenia pri pH 3 a teplote 105 °C bola stanovená rýchlostná konštanta 5 × 10-6 s-1. Štruktúra štiepeného hyaluronanu bola analyzovaná použitím FT-IR, HPLC a NMR alebo UV-VIS spektroskopiou. Boli pripravené technologické podklady pre priemyselnú výrobu nízkomolekulárnej kyseliny hyalurónovej. Bol navrhnutý postup výroby a overoval sa v poloprevádzke. Na základe nedostatkov, ktoré počas výroby vznikli, bol upravovaný a optimalizovaný. Na základe získaných výsledkov bol spracovaný návrh výrobného reglementu, ktorý poslúžil ako podklad pre zavedenie výroby nízkomolekulárnej a oligomérnej HA.

Abstract:

The main aim of this work was to find the industrially usable cleavage method of sodium hyaluronate of molecular weight 1.3 - 1.8 MDa into sodium hyaluronate of low molecular weight (0.3 MDa and less) or even oligosaccharides. Various detailed data describing alternative cleavage ways of HA of various molecular weights were acquired. For the experiments carried out under laboratory conditions a method of acid hydrolysis was chosen while the cleavage conditions of hyaluronan chain were altered. The most interesting cleavage methods were those using microwaves and classical heating on the heating mantle. For the acid hydrolysis of sodium hyaluronate under microwave irradiation at pH 3 and 105 °C the rate constant kb of 5 × 10-6 s-1 was determined. The structure of cleaved hyaluronan was analyzed using FT-IR, HPLC and NMR or UV-VIS spectroscopy. Technological data for industrial production of low molecular hyaluronic acid were obtained. Manufacture procedure was based on laboratory information and it was verified in a pilot operation. It was adjusted and optimized based on problems occurred during the production. The proposed production instructions were based on the achieved results and used as a basis for starting-up production of low molecular and oligomeric HA.

Keywords

Kyselina hyalurónová, hyaluronát sodný, oligosacharidy, kyslá hydrolýza, mikrovlnné žiarenie, výroba kyseliny hyalurónovej

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 11. 2012

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 26. 3. 2013
• Supervisor: prof. Ing. Štěpán Podzimek, CSc.

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

Doctoral programme / field:
Chemistry and Technology of Materials / Technology of Macromolecular Compounds