In dit eerste deel van de Masterclass Eigenschappen van hyaluronzuur is een overzicht gegeven van de stof hyaluronzuur, hoe hyaluronzuur fillers geproduceerd worden en waarop gelet moet worden.
Hyaluronzuur is een kortdurige, natuurlijke, lichaamseigen stof
Hyaluronzuur is een lichaamseigen disacharide (een suikersoort). Het komt in de hoogste concentraties in huid, ogen en gewrichtsvloeistof voor. Daarnaast is de stof ook in collageenrijk weefsel zoals kraakbeen, botten en vaatwanden aanwezig. Menselijk hyaluronzuur heeft een korte levensduur, waardoor dagelijks circa 33% ervan wordt omgezet en het dus in een relatief grote hoeveelheid wordt aangemaakt.
In zowel dieren als bacteriën komt hyaluronzuur in vrijwel dezelfde vorm voor. Het enige belangrijke verschil tussen het hyaluronzuur van mensen, andere dieren en bacteriën is de steeds kleinere massa. Het hyaluronzuur in andere dieren (4000-6000 kDa) weegt gemiddeld circa 66% van dat van mensen (5000-10000 kDa) en het hyaluronzuur van bacteriën (1500-2500 kDa) weegt slechts ongeveer 25% van dat van mensen.
Het eerste belangrijke punt in de productie van fillers is daarom het verkrijgen van hoogwaardig – vaak bacterieel – hyaluronzuur in verband met veiligheid en kwaliteit.
Kwaliteit van hyaluronzuur bepaald door de grondstof
De meeste fillers worden met bacterieel hyaluronzuur geproduceerd en daarom zullen we in dit stuk ook alleen fillers op basis van bacterieel hyaluronzuur behandelen.
De juiste bacteriën en juiste omgang met de bacteriën zijn van groot belang voor de kwaliteit en de veiligheid van uiteindelijke fillers:
- De lengte en de daarbij behorende lengte van hyaluronzuurmoleculen hebben effect op de werkzaamheid van de stof als filler.
- Gebrek aan schadelijke bacteriën is noodzakelijk om bijwerkingen te voorkomen.
Bacterieel hyaluronzuur weegt slechts een kwart van het hyaluronzuur van een mens. Deze lage massa in combinatie met de bereikbaarheid van natuurlijk hyaluronzuur voor hyaluronidase (de stof die hyaluronzuur in het lichaam van nature oplost), veroorzaakt dat onbewerkt hyaluronzuur een te korte duur heeft om in fillers gebruikt te worden.
Voor fillers wordt chemisch verbinden van hyaluronzuurmoleculen toegepast om de duur van de stof te verlengen. Chemisch verbinden wordt ook toegepast om een filler stevig te maken en het een liftend effect te geven. Chemisch verbinden zorgt dus voor een zwaardere, langdurige en stevigere gel-achtige filler.
Werkzaamheid van fillers wordt bepaald door chemische bindingen en concentratie
De werkzaamheid van een filler is de mate waarin deze het beoogde liftende effect realiseert. Deze werkzaamheid wordt voornamelijk bepaald door chemische verbindingen (zoals crosslinking) en door de concentratie van hyaluronzuur in een filler.
Sterkte kan op drie relevantie wijzen gecreëerd worden:
- Chemische bindingen tussen hyaluronzuurmoleculen met crosslinking creëren. Chemische verbinden door crosslinking is de meest gebruikte manier voor het creëren van sterkte, omdat dit ook zorgt voor duur door de toegang van hyaluronidase op efficiënte wijze te bemoeilijken. Waar lichaamseigen hyaluronzuur een levensduur van ongeveer 4 dagen heeft, heeft het cross linked fillerhyaluronzuur een levensduur van 3 tot 24 maanden (afhankelijk van de effectiviteit van crosslinking, hyaluronzuurconcentratie en mechanische bewerking). Het nadeel is dat residuele crosslinking stoffen schadelijk zijn voor de gezondheid. De meest gebruikte crosslinker is dan ook BDDE, omdat deze als veiligst wordt gezien. In deel 6 van de Masterclass Hyaluronzuurfillers gaan we dieper op crosslinking en BDDE in.
- Intermoleculaire kracht creëren zoals Van-der-Waals-krachten en waterstofbruggen. Intermoleculaire krachten zijn nauwelijks beïnvloedbaar voor fillers en daarom niet erg relevant voor onderscheiding van fillers.
- Mechanische verstrikking van draadachtige of vervilting van vezelachtige stoffen. Mechanische verstikking of vervilting heeft minder effect op de duur, maar is erg effectief voor het creëren van een liftend effect. De kwaliteit – in de vorm van lengte – van hyaluronzuur is belangrijk voor de effectiviteit van mechanisch verbinding. Daarom is dit een veilige optie voor fillersterkte, maar is het ook een dure optie die productiekosten verhoogd.
Vanuit deze kennis kan worden gesteld dat het nodig is om precies de juiste hoeveelheid crosslinking te gebruiken om een langdurige filler te creëren zonder te veel schadelijke stoffen toe te voegen en om vervolgens een liftend effect te creëren door verstrikking van de gecrosslinkte hyaluronzuurmoleculen.
Productie van fillerhyaluronzuur
De basis van het productieproces van hyaluronzuur fillers is het mixen van hyaluronzuurpoeder met een crosslinker, maar er komt meer bij kijken dan alleen dat. Veel voorkomende stappen zijn:
- Wegen van het onbewerkte hyaluronzuurpoeder voor de gewenste concentratie.
- Oplossen van hyaluronzuurpoeder in NaOH.
- Oplossing laten reageren tot gel door een crosslinker (zoals BDDE) aan de oplossing tot te voegen.
- Snijden van de resulterende gel naar een bepaalde grootte.
- Wassen van de gelstukken voor de verwijdering van residueel NaOH, BDDE en onzuiverheden.
- Zeven van de gewassen gelstukjes tot een bepaalde grootte.
- Injectiespuit vullen met de gezeefde gel.
Producenten gebruiken verschillende onbewerkte poeders, crosslinkers, grondstofconcentraties, reactietijden, temperaturen en productieprocessen (zoals was-, snijd- en zweefprocessen) gebaseerd op de voor-hen-toegankelijke technologie en productiekennis. Deze verschillen in het proces zorgen voor verschillende eigenschappen en kwaliteitsverschillen die in de komende delen van deze masterclass belicht zullen worden.
Veiligheid fillers wordt bepaald tijdens het productieproces
Het wassen in het productieproces is belangrijk voor de veiligheid, omdat residueel NaOH en BDDE (en in grotere mate andere crosslinkers) schadelijk zijn voor het menselijk lichaam. Wassen is een betrouwbare methode om NaOH-residu te verwijderen, maar het is geen betrouwbare methode om schadelijke crosslinkers te verwijderen. Daarom is minimalisering van crosslinkergebruik, maximalisering van de effectiviteit van crosslinkerreacties en niet afhankelijk zijn van crosslinking voor fillerstevigheid van groot belang.
Een andere belangrijke veiligheidsfactor is dat de steriliteit gedurende het productieproces nauwkeurig gewaarborgd moet worden in verband met endotoxines. Endotoxines zijn deeltjes die ontstekingsreacties kunnen veroorzaken. Fillers kunnen gedurende elke productiefase met endotoxines besmet worden. De meest voorkomende oorzaken van verontreiniging zijn onvoldoende steriel water, productiegrondstoffen, verpakkingsmateriaal, productieapparatuur en fabrieksmedewerkers.
Zowel een minimaal niet-gereageerd-BDDE/crosslinker-niveau als een steriele productieomgeving zijn voor de productie van fillers met lage kans op bijwerkingen van groot belang.
Verschillende eigenschappen geven werkzaamheid- en veiligheidsniveaus weer
Nu de basis van hyaluronzuur en hoe dit geproduceerd wordt verhelderd is, zal er in de volgende lessen gedetailleerder worden kijken naar de hyaluronzuureigenschappen (zoals visco-elasticiteit, deeltjesgrootte, fases, elasticiteit, cohesiviteit, injectiekracht, concentratie en de crosslink-ratio) en in welke mate deze eigenschappen de veiligheid en werkzaamheid van fillers beïnvloeden. Het gebruik van een veilige en optimaal werkzame filler voor een behandelzone is namelijk bepalend voor tevreden klanten die ambassadeurs van jouw werk worden.