Acide hyaluronique

L’acide hyaluronique et son sel sodique, l'hyaluronate de sodium, sont des composants importants de l’organisme et se trouvent presque partout dans le corps.

Le poids moléculaire est décisif pour ses propriétés. Globalement, l’acide hyaluronique de poids moléculaire élevé a des propriétés anti-inflammatoires et immunosuppressives et est impliqué dans l’expression de certains gènes, tandis que l'acide hyaluronique de poids moléculaire faible a montré des propriétés antioxydantes, inflammatoires et immunostimulantes.

L’acide hyaluronique retient incroyablement bien l’eau et redonne ainsi son hydratation et sa plénitude à la peau par exemple. L’eau est un composant essentiel de la peau et fait souvent partie de la solution pour la maintenir belle et fonctionnelle. Les conséquences d’une hydratation faible de la peau peuvent être nombreuses ; la barrière de la peau par exemple est moins bonne et le risque d’infection est donc accru. Une peau sèche augmente également le risque d’allergies et sa cicatrisation est altérée lorsqu’elle est moins hydratée. De nombreux problèmes de peau sont liés à un manque d’hydratation. Une peau plus âgée se caractérise également par une hydratation moindre.

PUCA PURE & CARE utilise un hyaluronate de sodium extrait de la bactérie Steptococcus. Il s’agit d’un mélange de 10 % de poids moléculaire faible et 90 % de poids moléculaire moyen.

PRODUITS AVEC DE L’ACIDE HYALURONIQUE

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Sérum à l’acide hyaluronique
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Masque en feuille à l’acide hyaluronique

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ACIDE HYALURONIQUE

UNE STRUCTURE CHIMIQUE SIMPLE MAIS INTÉRESSANTE

L’acide hyaluronique est un glycosaminoglycane naturel, un biopolymère de disaccharides aux propriétés physiques, chimiques et biologiques très particulières. Ses propriétés dépendent fortement de son poids moléculaire, qui peut aller de 10 à 1000 kDa (1). Ainsi, le nom acide hyaluronique, ou hyaluronane, comme on l’appelle aussi, ne recouvre pas une seule molécule avec une structure spécifique, mais aussi toutes les longueurs de chaîne qui sont réalisables avec cette structure spécifique et répétitive composée de deux molécules de sucre, d’acide D-glucuronique et de N-acétyl-D-glucosamine – Voir la figure 1.

Étant donné que l’acide hyaluronique couvre une si large gamme de molécules, elles sont souvent classées en différents groupes suivant leur poids moléculaire. Il n’existe pas encore tout à fait de consensus sur les limites de chaque groupe, mais on les délimite à peu près comme suit : 40-500 kDa est un poids moléculaire bas (LMW), 500-2000 kDa est un poids moléculaire moyen (MMW) et > 2000 kDa est un poids moléculaire élevé (HMW).

La structure de l’acide hyaluronique est une chaîne torsadée sans ramifications. Elle se compose de 500 à 50 000 monosaccharides et mesure jusqu’à 10 nm. Elle mesure généralement autour de 1 nm (2). Ce sont des molécules relativement grosses. À titre de comparaison, un cheveu mesure environ 80 000 à 100 000 nm de diamètre.

Den kemiske struktur af hyaluronsyre. To enheder af disakkariderne, udgør syrens molekylære enhed.

Figure 1. La structure de l’acide hyaluronique. Ici, vous pouvez voir les deux unités de disaccharides qui composent l’unité moléculaire de l’acide hyaluronique. Sur le côté gauche de la figure, on voit un acide D-glucuronique, qui est lié à une N-acétylglucosamine avec une liaison glycosidique 1→3. Cette N-acétylglucosamine est liée à l'acide D-glucuronique suivant par une liaison glycosidique 1→4, qui est liée à la dernière acétylglucosamine sur la figure via une liaison glycosidique 1→3. Le « N » signifie qu’il peut y avoir de nombreuses répétitions de cette structure.

Contrairement aux autres glycosaminoglycanes, tels que le sulfate de chondroïtine, le sulfate de dermatane et l’héparine, l’acide hyaluronique n’est pas sulfaté, c’est-à-dire qu’il n’a pas de groupe sulfate, et de plus, contrairement aux autres glycosaminoglycanes, l’acide hyaluronique n’est pas synthétisé à l’intérieur de l'appareil de Golgi de la cellule, mais par des protéines situées dans la membrane cellulaire. Les glycosaminoglycanes ont de nombreuses fonctions dans et autour des cellules. Elles contribuent par exemple à la régulation de la croissance cellulaire, à la formation des vaisseaux, à divers processus neurologiques et à combattre les infections.

Le nom « hyaluronane » a été introduit en 1986 pour adapter le nom d'origine, acide hyaluronique, à la nomenclature en vigueur des polysaccharides. Mais aujourd’hui on utilise souvent le nom d’acide hyaluronique. Le sel de sodium correspondant est l’hyaluronate de sodium, et dans ce cas l’atome d’hydrogène dans la partie acide D-glucuronique est remplacé par un sodium, qui n’est que faiblement lié. La molécule se présente donc sous forme d’anion, c’est-à-dire qu’elle est chargée négativement. Dans le corps, l’acide hyaluronique se présente principalement sous forme anionique. Dans la nomenclature INCI, on parle d’« acide hyaluronique » et de « hyaluronate de sodium », et on utilise le plus souvent ces deux versions dans les nombreuses applications que possède l’hyaluronane.

(1) kDa = kilo Dalton (1 000 Da). Unité de masse, qui correspond à g/mol et sert à exprimer le poids d’une molécule. Par exemple, une molécule d’eau pèse environ 18 Da.

(2) nm = nanomètre. 1 nm = 0,0000001 cm

ACIDE HYALURONIQUE

- OCCURRENCE, BIOSYNTHÈSE ET DÉGRADATION

L’acide hyaluronique a été isolé pour la première fois dans les yeux des bovins en 1934. On sait aujourd’hui qu’il se trouve presque partout dans le corps humain et c’est la même structure que celle que l’on trouve chez la plupart des animaux et même chez certaines bactéries. La structure chimique de l’acide hyaluronique a été identifiée dans les années 50.

La concentration la plus élevée d’acide hyaluronique chez l’être humain se trouve dans l’œil, le liquide synovial et le cartilage, mais la plus grande quantité se trouve dans la peau. Environ 50 % de l’acide hyaluronique du corps s’y trouve ; principalement dans le derme. Plus précisément, l’acide hyaluronique se trouve surtout dans la matrice extracellulaire autour des cellules et est un composant principal de la structure de soutien et de protection autour des cellules, avec aussi le collagène et d’autres glycosaminoglycanes.

L’acide hyaluronique a pour particularité de pouvoir retenir beaucoup d’eau et est donc très important pour maintenir l’hydratation et le remplissage des tissus. Il a été découvert que dans la peau jeune, la plupart de l’acide hyaluronique est sous « forme libre » qui peut retenir beaucoup d'eau, tandis que dans la peau plus âgée, il est davantage lié aux protéines et à d’autres structures et a donc moins de capacité de liaison à l’eau.

Une personne pesant 70 kg contient environ 15 g d’acide hyaluronique et environ 1/3 de celui-ci est remplacé quotidiennement, c’est-à-dire qu’une très grande partie est détruite et reconstituée chaque jour.

La biosynthèse de l’acide hyaluronique est contrôlée par les protéines hyaluronan-synthases (abrégé HAS), dont il existe trois types chez les mammifères, à savoir HAS-1, HAS-2 et HAS-3, chacune synthétisant différentes longueurs d’acide hyaluronique. Ces protéines sont transmembranaires, ce qui signifie qu’elles sont situées dans la membrane cellulaire et traversent toute l’épaisseur de la membrane cellulaire. Elles veillent à ce que la synthèse elle-même ait lieu à l’intérieur de la cellule, tandis que la chaîne en croissance émerge progressivement à l’extérieur de la cellule.

La plupart des cellules du corps ont la capacité de synthétiser l’acide hyaluronique. Dans la peau, ce sont principalement les fibroblastes qui sont responsables de la synthèse, qui est par exemple accrue lors de la cicatrisation.

Le taux de dégradation de l’acide hyaluronique n’est pas le même dans les différentes parties du corps. Par exemple, l’acide hyaluronique a une demi-vie de 2 à 5 minutes dans le sang, environ 1 jour dans la peau, 1 à 3 semaines dans le cartilage et environ 10 semaines dans les yeux. Le processus de dégradation peut avoir lieu via des enzymes et via des radicaux libres (oxydation), mais il est difficile à étudier et on ne sait pas exactement quelle est la part de ces deux processus. Les enzymes responsables de la dégradation sont appelées hyaluronidases (abrégé HYAL). Il existe au moins 7 types d’enzymes de type hyaluronidase, dont HYAL-1 que l’on trouve particulièrement dans les sérums. Les produits de dégradation sont des oligosaccharides et de l’acide hyaluronique à faible poids moléculaire. La dégradation par les radicaux libres est un processus d'oxydation qui se produit, par exemple, lors de l’exposition aux UV et à pH bas ou élevé.

ACIDE HYALURONIQUE

- UNE MOLÉCULE AUX MULTIPLES FONCTIONS DANS LE CORPS

L’acide hyaluronique est très hygroscopique, c’est-à-dire qu’il a une très grande capacité à retenir l’eau, et c’est précisément cette propriété qui confère à l’acide hyaluronique plusieurs de ses fonctions. Il a été mesuré que l’acide hyaluronique peut retenir environ 1 000 fois son propre poids en eau. Plus le poids moléculaire est élevé, plus la propriété de liaison à l’eau est élevée. Cela signifie que l’acide hyaluronique est un très bon humectant et, parce qu’il lie tellement d'eau, il donne également du volume. De plus, il procure un effet lubrifiant et une certaine viscosité. 1 % seulement d’acide hyaluronique ajouté à de l’eau donne un gel plutôt visqueux aux propriétés rhéologiques particulières : Il est pseudo-plastique et viscoélastique, ce qui signifie que la viscosité diminue lorsqu’on applique une contrainte ou une pression sur le gel et qu’il possède une certaine capacité élastique, ce qui est important pour son effet lubrifiant, stabilisant et amortisseur. Par exemple, dans les articulations et dans d’autres endroits du corps où il y a du mouvement, l’effet lubrifiant est important.

Au niveau cellulaire, l’acide hyaluronique aide à réguler la migration des cellules. La matrice hydratée fournie par l’acide hyaluronique facilite la migration cellulaire, ce qui est important dans de nombreux processus de l’organisme. Par exemple, lors de la cicatrisation des plaies et de la formation de nouveaux vaisseaux sanguins, le système immunitaire dépend fortement de la capacité des cellules à se déplacer dans les tissus. De même, une importante migration cellulaire se produit au cours du développement du cancer.

De nombreuses études ont été menées sur le rôle de l’acide hyaluronique dans le processus de cicatrisation, qui est un processus très complexe, avec de nombreux « acteurs » cellulaires et moléculaires. Le processus de cicatrisation peut être divisé en plusieurs phases (qui se chevauchent partiellement) : Hémostase, inflammation, prolifération cellulaire et remodelage. L’hémostase consiste en l’arrêt du saignement ; le sang coagule. Dans la phase d’inflammation, la zone est « nettoyée », ce qui signifie que les cellules endommagées et mortes et toutes les entités externes (par exemple les bactéries) sont éliminées. Les globules blancs par exemple participent à cette phase. Des facteurs de croissance spéciaux jouent un rôle déterminant dans le démarrage de la phase suivante :

la prolifération cellulaire. Ici, les cellules se développent et se divisent de sorte qu’elles remplissent le tissu avec les bonnes cellules et qu’entre autres de nouveaux vaisseaux sanguins se forment. La dernière phase, le remodelage, implique la « maturation » et les « ajustements » des tissus. Une partie du collagène formé par exemple est remplacée et réarrangée, ce qui augmente la résistance à la traction du tissu, et les composants et cellules usés sont éliminés.

Au début du processus de cicatrisation, les concentrations d’acide hyaluronique de poids moléculaire élevé sont particulièrement élevées. Les cellules de la zone synthétiseront naturellement plus d’acide hyaluronique en cas de dommage cutané. Il formera alors un milieu riche en eau et gélatineux dans lequel les différentes cellules pourront migrer plus facilement. Progressivement, l’acide hyaluronique est décomposé par la hyaluronidase, qui est sécrétée par les cellules qui migrent dans le milieu en acide hyaluronique de plus faible poids moléculaire, ce qui favorise l’inflammation et la formation de vaisseaux sanguins. De cette façon, l’acide hyaluronique joue différents rôles dans le processus de cicatrisation et aide à contrôler les différentes phases.

L’acide hyaluronique à faible poids moléculaire a montré des propriétés antioxydantes, inflammatoires et immunostimulantes, tandis que l’acide hyaluronique à poids moléculaire élevé est impliqué dans l’expression de certains gènes et possède des propriétés anti-inflammatoires et immunosuppressives. Dans le derme de la peau, il aide à réguler l’équilibre hydrique, à stabiliser la structure cutanée et à stimuler la synthèse de collagène dans les fibroblastes.

On sait également que l’acide hyaluronique peut lier certains récepteurs, comme le CD44, qui se trouve sur la plupart des types de cellules et sont impliqués dans la régulation de l’adhésion, de la migration, de l’activation et de la différenciation des cellules et du processus de métastase cancéreuse. Le CD44 est également impliqué dans la régulation du taux d’acide hyaluronique. Un autre type de récepteur auquel l’acide hyaluronique peut se lier est le RHAMM, qui est également impliqué dans la croissance et la migration des cellules.

ACIDE HYALURONIQUE

- OBTENTION ET UTILISATIONS

Comme vu précédemment, l’acide hyaluronique se trouve dans de nombreux endroits, chez les humains, les animaux et les bactéries, mais on le trouve également dans de nombreuses plantes. On trouve des concentrations particulièrement élevées dans le corps humain, dans le cordon ombilical, le liquide synovial, la peau et le corps vitré de l’œil, mais on trouve la concentration la plus élevée du règne animal dans les crêtes des coqs. En ce qui concerne son utilisation industrielle, il existe généralement trois méthodes de fabrication : l’extraction à partir de tissus animaux, la production bactérienne et la production enzymatique in vitro.

Pour l’extraction à partir de tissus animaux, on utilise principalement des crêtes de coqs, des cordons ombilicaux humains, des yeux de bovins et du liquide synovial de bovins. Aujourd’hui, on utilise principalement les crêtes de coqs avec cette méthode. On en utilise beaucoup en particulier pour l’utilisation médicinale de l’acide hyaluronique. Ce mode de production a pour avantage d’être bien connu et que les matériaux nécessaires sont généralement assez bon marché (résidus de production alimentaire), qu’il est produit naturellement dans les tissus et que l’on peut extraire de l’acide hyaluronique à poids moléculaire relativement élevé et très proprement. Les inconvénients sont qu’il existe un risque de contamination par d’autres protéines, des acides nucléiques et des virus. Le rendement n’est pas très élevé et il nécessite un processus de purification long avec le risque de dégrader les polymères d’acide hyaluronique.

La production à l’aide de bactéries a commencé dans les années 60, en particulier lorsqu’on a découvert que l’acide hyaluronique provenant de matières animales pouvait contenir des protéines indésirables. Aujourd’hui, en cosmétique, c’est la méthode de production la plus utilisée. Il existe de nombreuses bactéries qui produisent de l’acide hyaluronique et le sécrètent à l’extérieur de leur paroi cellulaire, ce qui le rend relativement facile à « récolter ». Ces bactéries sont d’ailleurs moins faciles à détecter pour le système immunitaire, car cet acide hyaluronique est complètement identique à celui de l’être humain. Les bactéries principalement utilisées aujourd’hui sont des souches de Streptococcus, auxquelles s’ajoutent Escherichia coli, Lactococcus lactis et Bacillus subtilis. Les avantages de la production bactérienne sont que la technique est aboutie et bien connue. Il est relativement facile d’obtenir un rendement élevé et un poids moléculaire raisonnablement élevé et une matière très pure. On a également la possibilité d’influencer la quantité d’acide hyaluronique produite par les bactéries. Les inconvénients sont que l’on peut utiliser des bactéries OGM et qu’il existe un risque de contamination par des endotoxines, des protéines, des acides nucléiques et des métaux lourds.

Enfin, la plus récente des méthodes de production : la production enzymatique, qui utilise les enzymes des bactéries pour synthétiser l’acide hyaluronique in vitro. Les avantages de cette nouvelle méthode polyvalente sont que le poids moléculaire peut être plus facilement contrôlé, qu’il n’y a aucun risque de contamination et que la qualité peut être plus facilement contrôlée. Cette méthode a pour inconvénient d’être encore en développement et relativement chère.

L’acide hyaluronique fabriqué est dans certains cas modifié en insérant des réticulations dans la molécule, afin de la stabiliser davantage.

En raison de ses nombreuses propriétés, l’acide hyaluronique est utilisé à plusieurs fins, notamment en médecine, dans les compléments alimentaires et les cosmétiques. Le fait que l’acide hyaluronique est biocompatible et généralement très sûr à utiliser sur ou consommer par l’être humain est un facteur très important pour son utilisation.

À des fins médicales, l’acide hyaluronique est utilisé, par exemple, pour la cicatrisation des plaies sous forme de pansements en forme de film, qui peuvent favoriser la cicatrisation des plaies en fournissant un environnement humide autour de la plaie. Il est utilisé pour la chirurgie oculaire (par exemple injecté dans l'œil pour maintenir la forme de l’œil) et dans les collyres et les larmes artificielles pour soulager les yeux secs. L’acide hyaluronique est également utilisé en médecine pour le traitement de l’arthrite et de l’arthrose, en particulier dans les genoux. Il est possible de réduire la douleur en injectant une solution d’acide hyaluronique dans l’articulation du genou. Il existe probablement plusieurs mécanismes d’action derrière l’effet analgésique. Il a par exemple été démontré que l’acide hyaluronique peut favoriser la synthèse des composants de la matrice cartilagineuse, qui se dégrade en cas d’arthrose, inhiber la dégradation de celle-ci et réduire l'inflammation, en plus de fournir un effet amortisseur et d’hydrater l’articulation. En cas d’arthrose, il y a généralement moins d’acide hyaluronique dans l’articulation, de sorte que l’injection remplace une partie de la perte. Mais l’acide hyaluronique se dégrade relativement rapidement comme expliqué plus haut. L’acide hyaluronique réticulé est plus stable et peut durer un peu plus longtemps que les acides totalement naturels. Mais il est très intéressant de voir que l’effet analgésique de l’injection d’acide hyaluronique dure plus longtemps que les molécules d’acide hyaluronique elles-mêmes dans les tissus, peut-être en raison d’une stimulation de la formation d’acide hyaluronique et d’un effet anti-inflammatoire. Deux autres domaines intéressants de la médecine sont que l’acide hyaluronique peut être utilisé pour diriger le médicament au bon endroit dans le corps, par exemple dans le traitement du cancer. Et enfin, les produits de dégradation de l'acide hyaluronique peuvent être utilisés comme biomarqueur de certaines maladies à un stade précoce.

En chirurgie esthétique, l’acide hyaluronique est utilisé comme produit de remplissage. L’acide hyaluronique (éventuellement stabilisé avec des réticulations ou d’une autre manière) est alors injecté dans la peau pour donner du volume et lisser les rides. L’effet dure généralement entre 6 mois et un an et demi, et c’est généralement un traitement très sûr. Les effets secondaires les plus courants sont la douleur, les rougeurs et les démangeaisons.

L’acide hyaluronique est également utilisé dans les compléments alimentaires, dans lesquels il a été démontré quelques effets, mais pas très solides, d’un effet contre l’arthrose. Cependant, il a été démontré que l’acide hyaluronique ingéré par voie orale est absorbé et distribué dans le corps.

En cosmétique, l’acide hyaluronique est un composant plutôt recherché, notamment en raison de ses propriétés hydratantes. L’eau est un composant omniprésent de la peau et fait souvent partie de la solution pour la maintenir belle et fonctionnelle, et pour soulager certains problèmes cutanés. Comme pour les autres zones cibles, la taille moléculaire de l’acide hyaluronique est importante pour ses propriétés dans la peau. En général, l’acide hyaluronique à poids moléculaire élevé ne pénétrera pas dans la peau mais créera un film protecteur sur la peau et apportera ainsi de l’humidité. L’acide hyaluronique à faible poids moléculaire pourra pénétrer plus facilement dans la peau et y retenir l’humidité. On a réalisé de nombreuses études avec l’acide hyaluronique dans les cosmétiques. Une étude a montré, par exemple, que 0,1 % d’acide hyaluronique de faible poids moléculaire (50-130 kDa) était plus efficace pour réduire les rides autour des yeux et améliorer le niveau d’hydratation et l’élasticité de la peau, tandis que l’acide hyaluronique de poids moléculaire plus élevé a les mêmes effets positifs mais dans une moindre mesure.

La concentration d’acide hyaluronique dans les cosmétiques est généralement inférieure à 1 %. En plus de son effet sur la peau, il a également une propriété épaississante et hydratante pour le produit lui-même. En cosmétique, on utilise le plus souvent de l’hyaluronate de sodium.

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