Wat is het?
Molecuulgewicht: wat betekent het?
Het molecuulgewicht van een stof hangt af van het type en het aantal atomen waaruit de stof is opgebouwd.
In de praktijk wordt het molecuulgewicht berekend door de atoommassa's van alle atomen in het molecuul bij elkaar op te tellen.
Op enkele uitzonderingen na hebben grote moleculen doorgaans een hoger molecuulgewicht dan kleinere moleculen.
Hyaluronzuur met verschillende molecuulgewichten bestaat uit een mengsel van grotere en kleinere, meer of minder complexe hyaluronzuurmoleculen. Het wordt vaak aangeprezen als cosmetisch ingrediënt.
Molecuulgewicht van hyaluronzuur
Hyaluronzuur is een polysacharide met een hoog molecuulgewicht, opgebouwd uit een lineaire keten van disacharide-eenheden van glucuronzuur en N-acetylglucosamine.
Hoe groter het aantal van deze disacharide-eenheden, hoe hoger het molecuulgewicht van het hyaluronzuur.
In het menselijk lichaam en in verschillende medische en cosmetische producten komt hyaluronzuur in uiteenlopende molecuulgroottes voor.
Op basis van het molecuulgewicht kan hyaluronzuur in drie groepen worden ingedeeld 1:
- hoog molecuulgewicht, gelijk aan of hoger dan 3.000 kDa;
- gemiddeld molecuulgewicht, tussen 1.500 en 3.000 kDa;
- laag molecuulgewicht, gelijk aan of lager dan 1.500 kDa.
Hyaluronzuur met een laag, gemiddeld of hoog molecuulgewicht heeft verschillende cosmetische eigenschappen en effecten op de huid:
- hyaluronzuur met een laag molecuulgewicht kan dieper doordringen en met specifieke receptoren interageren, waardoor mitose en celproliferatie worden gestimuleerd;
- hyaluronzuur met een gemiddeld molecuulgewicht dringt in de huid door en levert het vocht dat nodig is om de veerkracht en stevigheid te behouden;
- hyaluronzuur met een hoog molecuulgewicht blijft op het oppervlak van de opperhuid, waar het een onzichtbaar laagje vormt dat de verdamping van water beperkt en zo uitdroging tegengaat.
Door al deze eigenschappen te combineren, schept hyaluronzuur met verschillende molecuulgewichten optimale omstandigheden om huidveroudering te voorkomen en tegen te gaan 2.
Gebruik in de esthetische geneeskunde
De meeste producten met hyaluronzuur die in de esthetische geneeskunde worden gebruikt, zijn gebaseerd op chemische vernetting, ook wel cross-linking genoemd.
Terwijl het molecuulgewicht de lengte van de hyaluronzuurketen weergeeft, is vernetting een proces waarbij tussen deze ketens dwarsverbindingen worden aangebracht.
Vernetting verandert de structuur van hyaluronzuur en geeft het de gewenste eigenschappen, zoals meer of minder stabiliteit en beweeglijkheid, viscositeit, elasticiteit en werkingsduur. Om bijvoorbeeld de jukbeenderen meer volume te geven, is hyaluronzuur met andere eigenschappen nodig dan voor de behandeling van rimpels rond de ogen.
Daarom bestaan er verschillende soorten fillers, die verschillen in de concentratie hyaluronzuur, het molecuulgewicht, de mate van vernetting en de aanwezigheid van lidocaïne — een verdovingsmiddel — of andere werkzame stoffen.
Fillers met een hoge dichtheid en grote deeltjes worden aanbevolen voor diepe injecties in de lederhuid, bijvoorbeeld bij nasolabiale plooien of voor volumecorrectie. Fillers met een lagere dichtheid en kleine deeltjes worden gebruikt voor fijne lijntjes.
Gebruik in de orthopedie: welk hyaluronzuur is het beste?
Artrose is een aandoening waarbij het kraakbeen geleidelijk wordt afgebroken. Dit leidt tot veranderingen aan het oppervlak van de onderliggende botten, pijn en verlies van gewrichtsfunctie.
De progressie van artrose bij het ouder worden gaat samen met een afname van het natuurlijke hyaluronzuur in de gewrichtsvloeistof die het kraakbeen omspoelt en voedt, en met een toename van fragmenten met een laag molecuulgewicht.
In grote gewrichten, zoals de heup en de knie, kunnen intra-articulaire injecties met hyaluronzuur de afbraak van het kraakbeen mogelijk vertragen en de pijn verlichten. Ook hierbij lijken verschillende molecuulgewichten uiteenlopende effecten te hebben op pijnverlichting, functionele verbetering en het uitstellen van een operatie.
In in vitro-onderzoek veroorzaakt hyaluronzuur met een laag molecuulgewicht bijvoorbeeld pro-inflammatoire reacties, terwijl vormen met een hoger molecuulgewicht ontstekingsremmende reacties opwekken die de afbraak van kraakbeen mogelijk afremmen.
Volgens klinische studies lijkt hyaluronzuur met een hoog molecuulgewicht van 3.000 kDa of meer, of met een ultrahoog molecuulgewicht van meer dan 6.000 kDa, langer werkzaam te zijn, minder injecties te vereisen en bij lichte tot matige knieartrose lagere kosten en grotere voordelen te bieden dan vormen met een laag molecuulgewicht van minder dan 3.000 kDa 1.
Bij wondgenezing
Tijdens de eerste fasen van de wondgenezing wordt hyaluronzuur met een hoog molecuulgewicht afgebroken tot fragmenten met een laag molecuulgewicht, die de ontstekingsreactie op gang brengen.
In latere fasen helpt nieuw gevormd hyaluronzuur met een hoog molecuulgewicht om de ontsteking te verminderen, het weefselherstel te bevorderen en littekenvorming te beperken 1a.
Eigenschappen
Hyaluronzuur geeft de huid haar kenmerkende weerstand en vormvastheid. Daarnaast draagt het bij aan een optimale hydratatie van de huidcellen.
De hoeveelheid hyaluronzuur in het lichaam neemt doorgaans af met de leeftijd. Een tekort verzwakt de huid en bevordert het ontstaan van rimpels en onregelmatigheden.
Ongeveer de helft van al het hyaluronzuur in het lichaam bevindt zich in de huid. Daar produceren fibroblasten, keratinocyten en endotheelcellen hyaluronzuur met molecuulgewichten van 50 tot 3.000 kDa 2.
Hyaluronzuurmoleculen met verschillende molecuulgewichten kunnen uiteenlopende biologische en technologische eigenschappen hebben.
Daarom is voorafgaande kennis van de molecuulgewichten essentieel om hyaluronzuur correct toe te passen bij de ontwikkeling van biomaterialen, cosmetica en geneesmiddelen.
In het algemeen geldt:
- hyaluronzuurmoleculen met een lager molecuulgewicht zijn kleiner en kunnen diepere huidlagen bereiken. Daar helpen ze vocht vast te houden en kunnen ze met specifieke receptoren interageren om de celstofwisseling te ondersteunen;
- hyaluronzuurmoleculen met een hoog molecuulgewicht blijven dichter bij het huidoppervlak. Daar werken ze vooral filmvormend en helpen ze vocht vast te houden totdat ze bij het wassen worden verwijderd.
Eigenschappen van hyaluronzuur met een hoog molecuulgewicht
Door zijn grote afmetingen kan hyaluronzuur met een hoog molecuulgewicht van meer dan 4.000 kDa de huidbarrière niet passeren.
Wanneer het via crèmes of serums met hyaluronzuur op de huid wordt aangebracht, verspreidt het zich daarom over het oppervlak van de opperhuid.
Zo vormt het een dun, onzichtbaar laagje dat vochtverlies en verdamping beperkt door interacties met belangrijke moleculen in dit gebied, zoals proteoglycanen, glycoproteïnen, elastine en zeven soorten collageen.
Dit dunne beschermlaagje helpt de huid zacht, glad en gehydrateerd te houden. Het kan bovendien lichte huidirritaties en ontstekingen verzachten.
Helaas wordt dit hyaluronzuurlaagje vrij snel verwijderd door reinigingsproducten of wrijving, waardoor het geen langdurige herstellende voordelen biedt.
Bij plaatselijk gebruik vormt hyaluronzuur met een hoog molecuulgewicht een uitwendig laagje dat het transepidermaal waterverlies vermindert en zo indirect de hydratatie van de huid verbetert.
In cosmetica kan hyaluronzuur ten slotte niet alleen als functioneel ingrediënt, maar ook als verdikkingsmiddel dienen. Voor deze functie is de vorm met een hoog molecuulgewicht het meest geschikt.
Eigenschappen van hyaluronzuur met een gemiddeld molecuulgewicht
Hyaluronzuur met een gemiddeld molecuulgewicht van 500 tot 4.000 kDa dringt in de huid door en helpt door grote hoeveelheden water aan te trekken de veerkracht en stevigheid te behouden.
Volgens een studie is deze molecuulgrootte optimaal voor interacties met oppervlaktereceptoren en voor het stimuleren van de synthese van hyaluronzuur 2.
Eigenschappen van hyaluronzuur met een laag molecuulgewicht
Hyaluronzuur met een laag molecuulgewicht van minder dan 500 kDa kan in de opperhuid doordringen en de onderhuidse lagen bereiken.
Het lage molecuulgewicht vergroot de kans op huidpenetratie en zorgt door een sterker hydraterend effect voor een tijdelijke opvulling van het weefsel en een gladmakend effect op fijne rimpels.
Het kan ook de fysiologische aanmaak van collageen ondersteunen, een eiwit dat helpt de dichtheid en stevigheid van de huid te behouden 2.
Een in vitro-studie liet bijvoorbeeld zien dat kleine fragmenten hyaluronzuur van 2 kDa bij plaatselijk gebruik de hoornlaag kunnen passeren en zowel de synthese als de afbraak van collageen kunnen activeren 2a.
In het klinische deel van die studie verminderde het gebruik gedurende 8 weken van een crème met 0,1% hyaluronzuuroligosachariden van 2 kDa de maximale diepte van de nasolabiale plooien en de kraaienpootjes ten opzichte van dezelfde crème zonder hyaluronzuur.
Dit type hyaluronzuur lijkt echter weinig affiniteit voor zijn receptoren te hebben en de biosynthese van hyaluronzuur slechts beperkt te stimuleren 3.
Hyaluronzuur met een laag molecuulgewicht wordt ook gehydrolyseerd hyaluronzuur genoemd.
Welk hyaluronzuur is het beste?
In cosmetica
Een studie onderzocht hyaluronzuren met verschillende molecuulgewichten, waaronder 50, 130, 300, 800 en 2.000 kDa, die in een concentratie van 0,1% op de huid werden aangebracht 4.
Na 60 dagen zorgden zowel de vorm van 50 kDa als die van 130 kDa voor een significante verbetering van de rimpeldiepte. Hyaluronzuren met een hoger molecuulgewicht waren minder doeltreffend.
In een andere studie was een crème met hyaluronzuur met een laag molecuulgewicht bij ouderen doeltreffender tegen een droge huid dan dezelfde crème met een vorm met een hoog molecuulgewicht 4a.
Het gebruik van crèmes met hyaluronzuur van verschillende molecuulgewichten maakt het mogelijk de specifieke eigenschappen van beide vormen te benutten en zowel oppervlakkige als diepe hydratatie te verkrijgen.
Een studie stelde in dit verband vast dat de grotere werkzaamheid van een combinatie van hyaluronzuren met een molecuulgewicht van 50 tot 2.500 kDa voortkomt uit de synergetische werking van de verschillende molecuulgroottes. Samen scheppen ze optimale omstandigheden om huidveroudering te voorkomen en tegen te gaan 2.
Daarom gebruiken we in onze X115®-cosmeceuticals combinaties van hyaluronzuur met een hoog, gemiddeld en laag molecuulgewicht.
In supplementen
Hyaluronzuur biedt de huid ook belangrijke voordelen wanneer het oraal wordt ingenomen.
Studies hebben aangetoond dat het darmslijmvlies alleen hyaluronzuur met een laag molecuulgewicht van 5 tot 70 kDa rechtstreeks kan opnemen 5.
Ook hyaluronzuur met een hoog molecuulgewicht kan echter doeltreffend als supplement worden gebruikt.
Na inname wordt het in fragmenten gesplitst of gehydrolyseerd door specifieke enzymen — hyaluronidasen — die door de darmflora worden geproduceerd 6, 7.
Na deze ‘vertering’ worden de hyaluronzuurfragmenten opgenomen en kunnen ze zich ophopen in de huid, de gewrichten en andere weefsels.
Kawada en collega's concludeerden dat oraal hyaluronzuur met een hoog molecuulgewicht van 300 en 800 kDa, toegediend in doseringen van 120 en 200 mg per dag gedurende 6 weken, bescherming bood tegen een droge huid en fotoveroudering 8.
Na 2 weken was het vochtgehalte van de huid echter alleen significant verhoogd in de groep die de vorm van 300 kDa kreeg.
Andere studies vonden voordelen met hyaluronzuur van 900 kDa 9, 10, 11.
In andere onderzoeken werd een vorm van 80 kDa gebruikt 12, 13, terwijl een andere studie voordelen vond met hyaluronzuur van 300 kDa 14.
Een andere studie toonde voordelen aan van een supplement met hyaluronzuur van 2,5 kDa 15.
Andere gepatenteerde supplementen bevatten een mengsel van hyaluronzuur met een laag en een hoog molecuulgewicht 16.
Hoe wordt het verkregen?
Het molecuulgewicht van hyaluronzuur hangt in de eerste plaats af van de bron waaruit het wordt gewonnen.
Hyaluronzuur uit dierlijke grondstoffen heeft doorgaans een zeer hoog molecuulgewicht, tot 20.000 kDa. Hanenkammen bevatten bijvoorbeeld een vorm van 1.200 kDa, navelstrengweefsel bevat moleculen van 3.400 kDa en het glasachtig lichaam van runderen levert hyaluronzuur van 770 tot 1.700 kDa.
Biotechnologisch geproduceerd hyaluronzuur heeft daarentegen een molecuulgewicht van 1.000 tot 4.000 kDa.
Met enzymatische technieken kunnen deze macromoleculen worden opgesplitst en polysachariden met een molecuulgewicht van 550 tot 2.500 kDa worden verkregen 17.
Ook kan de werking van warmte worden gecombineerd met de gecontroleerde activiteit van het enzym hyaluronidase om fragmenten van hyaluronzuur met een laag molecuulgewicht te verkrijgen.
