壳聚糖的应用及发展.doc

壳聚糖的应用及发展 单位：贵阳中医学院 姓名：代奎 学号;s20085311019摘要：高分子缓控释材料因其原材料来源广泛 药剂应用能力强 受环境影响因素多而成为调节药物释放载体材料的研究重点，极具发展前景 分类祥述了壳聚糖的性质，生物活性，抗菌性，衍生物以及它们的性能特点和应用，并简明介绍了壳聚糖的研究价值与动向。关键词：壳聚糖；降解；抗菌性；缓释材料；衍生物壳聚糖（）又名，聚葡萄糖胺，是迄今为止发现的唯一天然碱性多糖，具有良好成膜性、安全性、生物降解性，在化工、食品、农业等领域有着广泛的用途。壳聚糖是一种新型的天然医用生物材料虾 蟹类作为壳聚糖的原料，在我国具有分布量大，资源丰富的特点，从环保 经济可持续发展的角度来考虑，1）壳聚糖作为一种天然的材料不仅无毒 无污染，而且还具有很好的生物降解性和相容性 因此非常有必要加大对壳聚糖的研究，以开发更多的产品 本文综述了壳聚糖的结构性质 制备 体内降解过程及其在生物医用材料的应用等方面。一、壳聚糖的生物活性壳聚糖是一种天然 无毒 可生物降解的化合物，与机体之间有良好的生物相容性 主要壳聚糖的研究进展物活性有： （1）壳聚糖属天然高分子化合物，其分子链上的游离氨基在弱酸溶中结合一个质子，生成阳离子聚合体，有很强的吸附能力，是一种良好的絮凝剂（2） 带有正电荷的壳聚糖与带有负电荷的粘多糖 蛋白多糖等相互发生静电作用，这一特性是相当有意义的，因为大量的细胞浆和生长因子的移动都和粘多糖有关，特别是对于肝磷脂和类肝素硫酸盐，包含有壳聚糖和粘多糖的支架借助于细胞繁殖可以维持和促进生长因子分泌（3）壳聚糖可以做成不同的几何结构，例如容易形成多孔结构，多孔支架可用于体内细胞生长和骨重建（4）壳聚糖具有抗菌性，研究表明它可以减缓实验白兔金葡萄球菌引起的骨髓炎感染 壳聚糖在细菌细胞膜表面可以抑制生物合成，破坏穿过细菌细胞膜的能量传输，加快细菌的死亡 此外，壳聚糖还可作为药物释放载体，如与羟基磷灰石等复合能够持续释放万古霉素和磷霉素，在骨科感染疗程中发挥作用2）二、壳聚糖的抗菌性 壳聚糖具有广泛抗菌性, 对几十种细菌和霉菌生长都有明显的抑制作用。大分子壳聚糖通过正负电荷的相互作用吸附在细胞表面, 破坏细胞壁原有结构,造成细胞代谢混乱,从而起到抑菌杀菌的作用。小分子壳聚糖通过渗透进入细胞内, 与带有阴离子的生物大分子发生 絮凝!的作用,扰乱细胞的正常生物功能, 改变核酸代谢,阻断 DNA的生物合成,从而抑制细菌的繁殖。此外,甲壳素能诱导微生物产生甲壳素酶, 促使细胞分解, 从而抑制细胞生长。三、壳聚糖及其衍生物的应用1、促进凝血和伤口愈合 壳聚糖是一种新型天然高分子材料,生物兼容性好且可降解吸收, 有促进创面愈合的作用。壳聚糖具有很强的可塑性, 可形成多种不同形式的止血材料。壳聚糖还具有抗菌、 促进伤口愈合、 防止腹膜粘连等一系列作用, 可用于伤口填料物质,具有灭菌、 促进伤口愈合、 吸收伤口渗出物、 不易脱水收缩等作用。2、 作为药物的缓释基质 壳聚糖能被生物体内的溶菌酶降解生成天然的代谢物,具有无毒、 能被生物体完全吸收的特点, 因此用它作药物缓释剂具有较大的优越性。国际上已有以壳聚糖作为基质的缓释药物出售， 3、 用于人造组织和器官 壳聚糖与磷酸钙的复合物可作为骨的替代物,用于骨的修补及牙的填料; 壳聚糖衍生物与聚酯的复合材料可用作人造血管。壳聚糖和甲壳素混合后可制成高强度的丝状纤维, 用作手术线。这种手术线能被生物体内的溶菌酶降解, 伤口愈合后不需拆除就能被机体充分吸收,不会产生过敏反应。4、 具有免疫调节活性壳聚糖具有激活机体系统、 介导机体系统的系列生物学效应,提高吞噬细胞的系统功能。巨噬细胞表面存在着细菌多糖的受体,而壳聚糖作为细菌多糖的类似物,能刺激巨嗜细胞活化,产生如下反应: 促进其吞噬功能, 增强它在其它免疫应答中的协同效应, 从而实现机体对 T细胞、 NK细胞和 B细胞的调节, 介导机体的细胞免疫应答和体液免疫应答。因此, 壳聚糖具有对机体的免疫调节作用。四、壳聚糖纳米材料在生物医用领域中的应用进展1、药物载体 近年来 亲水性纳米粒作为蛋白质给药系统的研究倍受关注 李英剑等 4）采用离子趋向凝胶化法制得平均粒径为276nm的胰岛素壳聚糖胶态微粒其在鼻腔和小肠的近中性环境下处于溶胀状态 适宜作为多肽 蛋白质类药物鼻腔或胃肠道粘膜给药系统的载药其在鼻腔和小肠的近中性环境下处于溶胀状态 适宜作为多肽 蛋白质类药物鼻腔或胃肠道粘膜给药系统的载药. 为了避免酸性介质对生物体产生毒性以及对药物性能产生干扰，研究者致力于改善壳聚糖水溶性。2、靶向给药 壳聚糖与丙烯酸以聚乙二醇作为分散剂 戊二醛作为交联剂的条件下进行交联合成粒径为100 400nm的磁性纳米微球 该磁性微球能利用外界磁场进行靶向定位 且表面具有羧基和氨基 对蛋白类药物具有良好的吸附效果 3、基因治疗载体 壳聚糖因具有较强的生物黏附作用 且毒副作用小 使其在作为基因载体中有独特的优势.旭5）等 用复凝聚法制备了粒径在100nm以下的抗毒酶基因-壳聚糖纳米粒 形态比较规则 大多呈球形. 研究发现 壳聚糖浓度 质粒基因浓度以及它们之间的交互作用 在制备条件选择中具有决定性作用 且丁酰胆碱酯酶基因-壳聚糖纳米粒制备工艺可行 递送基因能力较强. 黄伟6）等 也用复凝聚法制得多呈球形平均粒径为218.9nm的基因壳聚糖纳米粒 选用绿色荧光蛋白质粒基因作为模型基因药物. 实验发现 纳米粒能够将质粒基因递送到细胞内 基因活性不受影响并表达产生绿色荧光蛋白 从而证明了壳聚糖纳米粒用作基因递送载体的可行性. 4 、抑菌材料 壳聚糖抑菌材料的制备通常是将具有抑菌，壳聚糖及其衍生物具有优异的广谱抗菌性 对金黄色葡萄球菌 大肠杆菌等细菌的生长有明显的抑制作用. 丁德润等7） 用壳聚糖及相应纳米粒对织物进行抗菌整理 比较结果发现 经壳聚糖纳米粒整理过的织物抑菌性能大于壳聚糖.5 、其他方面的应用壳聚糖纳米材料的应用十分广阔 如在骨组织工程方面纳米复合材料的深入研究 以纳米壳聚糖为载体的半导体光催化剂/CS纳米复合光催化材料的研究也引起人们的重视 目前主要集中在 等纳米复合光催化剂方面.5、 壳聚糖在微胶囊技术中的应用壳聚糖是甲壳素经脱乙酰基而得到的一种天然阳离子多糖，具有可降解性、良好的成膜性、生物相容性及一定的抗菌和抗肿瘤等优异性能，而且原料易得，价格便宜。鉴于壳聚糖的诸多优点，近年国内陆续开展了以壳聚糖作为食品微胶囊化的囊壁材料方面的研究。近年，以壳聚糖为壁材的微胶囊逐渐应用到香精等生物活性物质域。谭龙飞以壳聚糖、麦芽糊精和蔗糖等主要材料作为壁材通过乳化喷雾干燥法制备了肉桂醛精油微胶囊。8）六、结语 壳聚糖由于其独特的理化性质和生物特性，作为缓控释剂、黏膜吸附剂、吸收渗透促进剂、大分子药物载体、崩解剂、涂层材料等药物（或蛋白质、肽类、基因等）载体，广泛应用于定向给药系统。通过各种局部给药或部位特异性给药，能够延长接触时间，改善药物吸收，增强药效，减轻不良反应。壳聚糖传统表现为无毒并被 EP 2002 收录，但其并不是一个无活性的药物添加剂，由于其带有正电荷。壳聚糖温敏水凝胶的理化、 生物学性质等都能较好地满足细胞生长、 增殖和分化的需要,可用作可注射性组织工程支架材料。9）但是, 从研究随着科技手段的日渐发展，作为一种资源丰富性能优异的生物材料，被广泛应用于生物医学领域 作为组织工程材料，壳聚糖在骨 软骨 皮肤 肝 神经等组织都显示出一定的应用潜力，但都存在一些缺点和不足 例如，作为支架材料，其力学强度 降解速度以及与宿主之间的结合能力都有待提高和优化 随着生物医学领域和组织工程的发展，壳聚糖类仿生材料的研究引起人们的关注 将壳聚糖支架与基因治疗相结合成为研究热点 。10）总之，壳聚糖衍生物在组织工程中，医学的应用前景相当广阔。1）魏毅东壳聚糖在生物医学领域中的应用中国循证心血管医学杂志 2010年 12月第 2卷 第 4期2)杨艾玲壳聚糖的研究进展（武汉理工大学华夏学院，湖北 武汉，430070）文章编号： 6172- 8114 （2009） 10- 0017- 043) 魏毅东壳聚糖在生物医学领域中的应用中国循证心血管医学杂志 2010年 12月第 2卷 第 4期4) 李英剑,张立强,潘妍,等.胰岛素壳聚糖胶态纳米粒的制备及体外释药性能中国医药工业杂志,2004,35(11):655-657.5）周旭,全东琴,崔光华,等.丁酰胆碱酯酶基因-壳聚糖纳米粒初步研究.解放军药学学报,2005,21(1):20-236）黄伟,崔光华,贺俊峰,等.壳聚糖纳米粒用作基因递送载体的初步研究.药学学报,2002,37(12):987-985.7）丁德润,沈勇.壳聚糖衍生物及