Acide hyaluronique (AH), un polysaccharide macromoléculaire linéaire naturel, est composé d'unités disaccharidiques répétées (acide D-glucuronique et N-acétylglucosamine). Il est largement présent dans les tissus humains, en particulier dans le derme de la peau, le liquide synovial et le corps vitré de l'œil. Sa structure moléculaire unique lui confère une excellente hydrophilie, et chaque gramme d'AH peut lier jusqu'à 1000 fois son propre poids en molécules d'eau. Cette propriété lui confère une valeur fondamentale dans les domaines de la médecine (tels que les agents viscoélastiques pour la chirurgie ophtalmique, les injections d'arthrose), des soins de la peau (hydratants à haute efficacité) et de l'ingénierie tissulaire.

Historiquement, l'acquisition commerciale d'acide hyaluronique reposait principalement sur l'extraction de tissus animaux, en particulier les crêtes de coq. Cependant, cette méthode présente des limites évidentes : sources de matières premières limitées, faibles rendements, étapes de séparation et de purification compliquées, et des impuretés protéiques d'origine animale peuvent subsister dans le produit final, entraînant des risques d'immunogénicité potentiels. Ces facteurs ont conjointement restreint l'application généralisée et le contrôle des coûts de l'acide hyaluronique.

La technologie de base de la production industrielle à grande échelle d'acide hyaluronique est la fermentation microbienne. Ce processus repose sur des souches microbiennes spécialement sélectionnées, non pathogènes - principalement des sous-espèces spécifiques de Streptococcus equi subsp. zooepidemicus, ou certains Bacillus subtilis modifiés en toute sécurité. Dans un environnement de bioréacteur strictement contrôlé, ces micro-organismes utilisent des milieux de culture stérilisés contenant des sources de carbone (telles que le glucose), des sources d'azote (telles que l'extrait de levure) et des sels inorganiques pour la croissance aérobie.

L'essentiel est que ces souches à haut rendement ont été génétiquement modifiées ou soigneusement sélectionnées, et que leurs voies métaboliques cellulaires ont été optimisées, ce qui permet de convertir efficacement les substances de source de carbone ingérées en molécules d'acide hyaluronique et de les sécréter dans le bouillon de fermentation. L'ensemble du processus de fermentation microbienne nécessite un contrôle précis de paramètres tels que la température, la valeur du pH, la concentration d'oxygène dissous et la vitesse d'agitation pendant plusieurs heures à plusieurs jours afin de maximiser la production d'acide hyaluronique. Une fois la fermentation terminée, la solution mélangée subit de multiples étapes de purification physiques (telles que la centrifugation, la filtration) et chimiques (telles que la précipitation, la chromatographie) pour éliminer les bactéries, les composants résiduels du milieu de culture et autres impuretés, et obtenir finalement de la poudre ou une solution d'acide hyaluronique de haute pureté.

Par rapport aux méthodes d'extraction animale traditionnelles, la voie de la fermentation microbienne présente des avantages significatifs : approvisionnement stable en matières premières et faible coût (basé sur des sucres renouvelables) ; processus de production hautement contrôlable, qui peut permettre une production automatisée à grande échelle ; pureté élevée du produit et excellente cohérence d'un lot à l'autre, évitant le risque de transmission de maladies d'origine animale ou d'immunogénicité ; en même temps, en ajustant la souche de fermentation et les paramètres du processus, la gamme de poids moléculaire du produit final peut être précisément contrôlée pour répondre aux exigences spécifiques des performances de l'acide hyaluronique dans différents scénarios d'application (tels que l'absorption transdermique de petites molécules et la lubrification à long terme de grosses molécules).

Par conséquent, la technologie de fermentation microbienne a complètement dominé le modèle mondial de production d'acide hyaluronique. Ce n'est pas seulement une alternative plus efficace aux méthodes traditionnelles, mais aussi une pierre angulaire essentielle pour stimuler l'innovation continue et la vulgarisation de l'acide hyaluronique dans les domaines de la santé médicale, des soins personnels et même de l'alimentation. La capacité de production précise et puissante de l'ingénierie de fermentation moderne garantit que cette précieuse molécule biologique peut servir le vaste marché de manière efficace et sûre.