Гиалуроновая кислота, компонент внеклеточного матрикса, является высокомолекулярным гликозаминогликаном, который состоит из повторяющихся дисахаридов N-ацетилглюкозамина и глюкуроновой кислоты (Рис. 1). Эта относительно простая структура не изменилась при эволюционном развитии, и одинакова у всех млекопитающих. Это позволяет предположить, что гиалуроновая кислота является биологической молекулой особой важности . В организме гиалуроновая кислота присутствует в форме соли, гиалуроната, и обнаружена в высоких концентрациях в некоторых мягких соединительных тканях, в составе кожи, пуповины, синовиальной жидкости, и стекловидного тела. Значительное количество гиалуроновой кислоты найдено также в легких, почках, головном мозге, и мышечных тканях. При промышленном производстве гиалуроновая кислота обычно экстрагируется из гребня петуха и человеческой пуповины, или же производится в больших количествах путем бактериальной ферментации. Клеточный синтез гиалуроновой кислоты является очень своеобразным и тщательно контролируемым процессом. Большинство гликозаминогликанов синтезируется в аппарате Гольджи. Гиалуроновая кислота, однако, синтезируется на цитоплазматической мембране и сразу же транспортируется наружу в межклеточный матрикс. Этот процесс осуществляется группой белков, называемых ГК-синтазами, которые расположены в клеточной мембране. Для более подробной информации о ГК-синтазах см. другие статьи. Структура гиалуроновой кислоты обеспечивает уникальные физико-химические и биологические свойства, которые находятся в зависимости от молекулярного веса. Если экстрагировать гиалуроновую кислоту из тканей, она полидисперсна по размеру, со средним молекулярным весом в несколько миллионов. В физиологическом растворе, гиалуроновая кислота формирует ригидные спирали случайного размера, длина периметра в них около 2.5 мкм на каждую цепь массой 1*106, содержащую порядка 2650 дисахаридных повторов. Вторичные водородные связи формируются вдоль оси гиалуроновой кислоты, обеспечивая стабильность и формируя гидрофобные участки, благодаря чему гиалуроновая кислота организуется в упорядоченные структуры. Раствор гиалуроновой кислоты обладает высокой вязкоэластичностью, другими словами, при увеличении скорости сдвига цепи гиалуроновой кислоты выстраиваются по направлению движения, что приводит к снижению вязкости раствора. Этот эффект снижения вязкости можно наблюдать при выдавливании гиалуроновой кислоты из шприца. Гиалуроновая кислота – высоко-гидрофильный полимер. Каждая единица глюкуроновой кислоты содержит карбоксильную группу, благодаря чему при физиологическом pH возрастает полианионный характер ГК. В присутствии воды молекулы ГК могут увеличиваться в объеме в 1000 раз и формировать слабоупакованный гидратированный матрикс. Благодаря этому свойству, гиалуроновая кислота выполняет несколько функций во внеклеточном матриксе: она действует как заполнитель объема, смазочный материал, и осмотический буфер. Сеть из гидратированных полимеров гиалуроновой кислоты может действовать как сито, ограничивая движение патогенов, белков плазмы и протеаз. Кроме того, полионная структура ГК способна захватывать свободные радикалы, обладая вследствие этого антиоксидантными свойствами и принимая участие в регуляции воспалительного процесса.

Рис. 1. Структура природной ГК. ГК – биополимер, состоящий из повторяющихся дисахаридов, включающих в себя N-ацетилглюкозамин и глюкуроновую кислоту. Молекулярный вес нативной ГК обычно составляет несколько миллионов. Каждый дисахаридный мономер гиалуроновой кислоты содержит три возможных участка для модификации: гидроксильную, карбоксильную группы и ацетамидогруппу.