甲壳素、壳聚糖在手术缝合线中的应用.ppt

简述甲壳素、壳聚糖在可吸收型手术缝合线中的应用,一、手术缝合线,手术缝合线是常用的生物纺织品，广泛应用于各类外科手术，用以缝合伤口，连接组织，是极重要的医用材料，现代高分子科学的发展，极大地促进了手术缝合线的发展。,在选择、开发手术缝合线时，首先要满足一些基本要求： 1、耐消毒（环氧乙烷或蒸汽、高温） 2、纤维柔顺性好 3、纱线强度高，体内强力稳定性满足要求 4、生物相容性好，组织反应小，无毒性、过敏性、 电解性 5、质量稳定、容易制造，价廉易得等,手术缝合线缝入人体，和人体组织、器官和血液保持长期或持久的接触。按其在活性组织中的行为，可分为生物不可降解的、生物可降解吸收的。其中生物可降解吸收对组织和器官的修复和重建有着重要意义，它既能为机体提供暂时的支架，又能在完成使命后，通过降解成为人体可吸收的物质而消失，避免了体内的排异反应、非感染性炎症等一些不良影响，同时也避免了二次手术。,生物可降解型可吸收手术缝合线有天然和合成两大类,天然可降解吸收型,可以由肠线、动物肌腱、人发等制作而成 肠线：柔韧性欠佳，吸水膨胀后扎不牢，磨损太快，易 产生抗体反应。 动物肌腱：缝合线质量稳定，细胞相容性好，但在体内 过早被吸收。 人发：人发性质因人而异，质量不稳，且仍要拆线。 甲壳素、壳聚糖：性能优良，有很好的应用前景。,人工合成类缝合线,为了得到更高强度何更具柔韧性的缝合线，满足不同外科手术不同降解性能的需求，出现了许多性能优良的人工合成缝合线，具有断裂强度高、组织反应小和吸收作用好等优点。有：聚乙交酯（PGA）、聚乳酸（PLA）、聚对二氧环己酮（PDS）、聚乙丙交酯（PGLA）、聚乳酸（PLA）等。其中聚乳酸是一种无毒、无刺激性，是一种良好的缝合线。但这类缝合线是人工合成的，对人体组织有一定的不相容性。,二、壳聚糖、甲壳素,可吸收型手术缝合线主要用于消化系统外科和整型外科等体内手术中，理想的产品应该在愈合前与组织相容，愈合的缝合线不须拆除，能缓慢被人体吸收，并且在愈合过程中不破坏正常的愈合。甲壳素及壳聚糖能很好地满足以上三点。 甲壳素及壳聚糖来源广泛，据估计，自然界中甲壳素存在量为100亿吨左右，仅次于纤维素，是地球上第二大生物资源。可以大量生产，生物相容性好，能够在人体酶的作用下生物降解，降解产物安全无毒，而且作为一种天然碱性多糖，还具有相当的生物活性，是一极具发展潜力的可吸收降解手术缝合线。,甲壳素及壳聚糖的结构 甲壳素是由（1, 4）2乙酰氨基2 脱氧D葡萄糖（N乙酰D葡萄糖胺）组成 的线性多糖。昆虫壳皮、虾蟹壳中均含有丰富的甲 壳素。,壳聚糖 甲壳素中糖基上的N-乙酰基大部分（55%以上）脱去后，就成了甲壳素最为重要的衍生物壳聚糖。,红外光谱图,甲壳素及壳聚糖的特性,1、良好的生物相容性 天然材料具有人工材料所不具有的优点，甲壳素及壳聚糖是自然界中极少存在的带正电荷的聚合多糖，含有某些有助于细胞黏附和保持细胞分化功能的信息。它可以减少成纤维细胞的生长，减少瘢痕形成，从而促进内皮细胞、毛细血管、心肌细胞及神经轴突的再生。具有良好的生物相容性 将壳聚糖植入小鼠体内，全部存活，皮毛无异常，切开皮肤局部无充血、无水肿。,2、无毒性 对动物进行全身毒性急性实验、热源实验、原发性 皮肤刺激实验、皮内注射实验、眼结膜刺激实验和溶血实验，均证明对机体无毒副作用，并且能广泛用于全身多个部位,3、抑菌作用 壳聚糖具有抗细菌及抗真菌活性。 据研究，壳聚糖的抑菌作用可能分为两种机理，一种是壳聚糖通过形成质子化铵盐吸附带负电的细菌细胞壁，改变了细胞膜的选择透过性，使细菌细胞质壁分离，从而起到抑菌杀菌作用。另一种是壳聚糖渗入细菌细胞内，吸附带阴离子的细胞质，并发生絮凝作用扰乱细胞正常的生理活动，从而杀灭细菌。 有实验表明，以金色葡萄球菌诱导家兔发生骨髓炎，壳聚糖可降低其感染率。,4、生物降解性 甲壳素及壳聚糖可被人体内的酶如甲壳素酶和溶菌酶等水解成相应的氨基葡萄糖，被人体吸收。降解率与其结晶度及脱乙酰化作用成反比。 在兔体内试验观察，甲壳素手术缝合线4个月可以完 全吸收。5、可修饰性 壳聚糖具有自由氨基，呈阳离子性，因此可用多种化学试剂进行修饰，增强其性能,6、生物学活性 甲壳素及壳聚糖具有良好的生物活性，主要有以下几个方面免疫调节调节pH值调节荷尔蒙及内分泌系统排出体内重金属离子、化学毒物排出体内多余胆固醇，对防止动脉硬化、心脑血管疾病有积极作用,有研究表明壳聚糖对烧伤创面有促进愈合的作用，壳聚糖能增加增加烧伤创面修复细胞真皮成纤维细胞(FB细胞) 的增值，凋亡减少，胶原合成增多，促进创面的修复,关于甲壳素手术缝合线的凝血作用 一般来说，生物医用高分子对血液的相容性是所有性能中最重要的，要求有很好的血液相容性是一个很重要的指标，但由于手术缝合线的特殊性，与医用植入材料等功能性材料不同，外科手术中手术缝合线的止血作用是一种有用的性能，而壳聚糖在生物体可以被完全质子化，它可以和许多带负电的生物大分子如粘多糖、磷脂及细胞外基质蛋白发生静电作用而形成血栓，起到止血作用,三、壳聚糖、甲壳素手术缝合线的制备,甲壳素在甲磺酸、甲酸、六氟丙醇、六氟丙酮以及含有5氯化锂的二甲基乙酰胺中是可溶的，壳聚糖能在有机酸如甲酸和乙酸的稀溶液中溶解。从溶解的甲壳素或壳聚糖，可以制备膜、纤维和凝胶等各种生物制品。 甲壳素能为肌体组织中的溶菌酶所分解，用于制备吸收型手术缝合线。,壳聚糖的制备,甲壳素手术缝合线的生产流程,以上甲壳素的提取过程主要是用酸脱碳酸钙，用碱脱蛋白质，这个过程会产生一定量的酸碱废液，对环境有一定的污染，近来对其提取工艺进行了改进。用复合酶和有机酸将蛋白质和碳酸钙分解转化成可二次高附加值利用的营养成分的方法，在提取甲壳素的同时，有效地将废水转化利用，制得氨基酸类调味品和柠檬酸钙，无污染，又提高了经济效益。另外一种提取方法是发酵法，利用乳酸菌发酵新鲜虾壳，用发酵过程中的产生的乳酸脱去虾壳中的矿物质和蛋白质等，发酵产物经过固液分离即得到甲壳素，这种工艺避免了强酸强碱的使用，发酵废水中富含多种营养成分，可作为水产动物饲料的原料及饲料添加剂，洗水还能进入下一次发酵，这种方法用葡萄糖作为发酵的限制底物，成本低廉，大规模生产时，还可以用蔗糖代替葡萄糖，极大地降低了成本。,对壳聚糖材料的应用中，它的粘均分子量和脱乙酰度对其性能有重要的影响，粘均分子量越大、脱乙酰度越高，壳聚糖的电荷密度越大，材料性能越好。陈盛等对脱乙酰化的方法进行了研究，采用浓度为60%的碱液，在95下反应23小时，分3-4次碱处理，可获得(D.D) 为94%，黏度为220mpas的壳聚糖。,四、甲壳素及壳聚糖手术缝合线的性能,甲壳素及壳聚糖为天然可吸收降解手术缝合线材料，可以用常规方法消毒，由于本身具有一定的抑菌能力，不需要进行强烈的杀菌处理具有化学惰性，不与体液作用，对组织无异物反应，无毒、耐高温消毒柔软、易打结能被人体自行吸收，同时不会改变皮肤胶原蛋白中的羟辅氨基酸的含量，无炎症反应，可增加伤口强度，加速伤口愈合。壳聚糖虽然机械性能差，溶解性能不好，但由于壳聚糖具有自由氨基和羟基，性质活泼，可用多种化学试剂进行修饰，大大拓宽了壳聚糖的应用,五、结语,甲壳素及壳聚糖是一种由壳类动物如虾、蟹壳中提取的一种天然高分子材料，无毒、无害、无任何副作用，结构类似于纤维素，在机体中有良好的生物相容性，隆解吸收性，具有止血、镇痛、促进组织生产和及抑制