Ácido hialurônico (AH), um polissacarídeo macromolecular linear natural, é composto por unidades dissacarídicas repetidas (ácido D-glucurônico e N-acetilglucosamina). Está amplamente presente nos tecidos humanos, especialmente na derme da pele, no líquido sinovial e no corpo vítreo do olho. Sua estrutura molecular única lhe confere excelente hidrofilicidade, e cada grama de AH pode ligar até 1000 vezes o seu próprio peso em moléculas de água. Essa propriedade lhe confere valor central nos campos da medicina (como agentes viscoelásticos para cirurgia oftálmica, injeções para osteoartrite), cuidados com a pele (hidratantes de alta eficiência) e engenharia de tecidos.Historicamente, a aquisição comercial de ácido hialurônico dependeu principalmente da extração de tecidos animais, especialmente cristas de galo. No entanto, esse método tem limitações óbvias: fontes limitadas de matéria-prima, baixos rendimentos, etapas de separação e purificação complicadas, e impurezas de proteínas derivadas de animais podem permanecer no produto final, trazendo potenciais riscos de imunogenicidade. Esses fatores restringiram conjuntamente a ampla aplicação e o controle de custos do ácido hialurônico.

A tecnologia central da produção industrial moderna em larga escala de ácido hialurônico é a

fermentação microbiana. Este processo depende de cepas microbianas especialmente selecionadas e não patogênicas - principalmente subespécies específicas de Streptococcus equi subsp. zooepidemicus, ou alguns Bacillus subtilis modificados com segurança. Em um ambiente de biorreator estritamente controlado, esses microrganismos usam meios de cultura esterilizados contendo fontes de carbono (como glicose), fontes de nitrogênio (como extrato de levedura) e sais inorgânicos para crescimento aeróbico.A chave é que essas cepas de alto rendimento foram geneticamente modificadas ou cuidadosamente selecionadas, e suas vias metabólicas celulares foram otimizadas, o que pode converter eficientemente as substâncias da fonte de carbono ingeridas em moléculas de ácido hialurônico e secretá-las no caldo de fermentação. Todo o processo de fermentação microbiana requer controle preciso de parâmetros como temperatura, valor de pH, concentração de oxigênio dissolvido e taxa de agitação por várias horas a vários dias para maximizar a produção de ácido hialurônico. Após a conclusão da fermentação, a solução misturada passa por múltiplas etapas de purificação física (como centrifugação, filtração) e química (como precipitação, cromatografia) para remover bactérias, componentes residuais do meio de cultura e outras impurezas, e finalmente obter pó ou solução de ácido hialurônico de alta pureza.

Comparado com os métodos tradicionais de extração animal, a rota de fermentação microbiana tem vantagens significativas: fornecimento estável de matéria-prima e baixo custo (com base em açúcares renováveis); processo de produção altamente controlável, que pode alcançar a produção automatizada em larga escala; alta pureza do produto e excelente consistência lote a lote, evitando o risco de transmissão de doenças de origem animal ou imunogenicidade; ao mesmo tempo, ajustando a cepa de fermentação e os parâmetros do processo, a faixa de peso molecular do produto final pode ser precisamente controlada para atender aos requisitos específicos de desempenho do ácido hialurônico em diferentes cenários de aplicação (como absorção transdérmica de pequenas moléculas e lubrificação de longo prazo de grandes moléculas).

Portanto, a tecnologia de fermentação microbiana dominou completamente o padrão global de produção de ácido hialurônico. Não é apenas uma alternativa mais eficaz aos métodos tradicionais, mas também uma pedra angular fundamental para impulsionar a inovação contínua e a popularização do ácido hialurônico nos campos da saúde médica, cuidados pessoais e até mesmo alimentos. A capacidade de produção precisa e poderosa da engenharia de fermentação moderna garante que esta preciosa molécula biológica possa servir o vasto mercado de forma eficiente e segura.