解析殼聚糖生物醫(yī)用材料的應(yīng)用

段廣濤

摘要：

隨著科學(xué)技術(shù)的研究不斷深入，殼聚糖作為生物醫(yī)用材料的應(yīng)用越來越廣泛。殼聚糖（cS）是一種半合成高分子氨基多糖，具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，主要存在于動(dòng)植物蝦蟹殼中，由于對(duì)人體無毒、無刺激、無致敏、生物可降解等特性，是FDA認(rèn)可的一類生物降解材料并且已廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。該文簡(jiǎn)要介紹了殼聚糖在醫(yī)藥方面的應(yīng)用，供大家參考。

關(guān)鍵詞：殼聚糖； 生物材料；藥物釋放； 敷料

【中圖分類號(hào)】

R197.2+3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】1002-3763（2014）05-0328-01

前言：殼聚糖最早被發(fā)現(xiàn)是在1859年，通過對(duì)甲殼素脫乙?；玫?sup>[1]。甲殼素廣泛存在于昆蟲骨骼、蝦蟹殼類以及真菌體內(nèi)。殼聚糖是半合成有機(jī)高分子，具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)^[2]，因其具有良好的生物相容性、可降解、生物安全性以及低毒性，被廣泛的應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，該文旨在綜述殼聚糖在生物組織工程、藥物釋放載體和醫(yī)用敷料等方面的應(yīng)用。

1 殼聚糖在生物組織工程方面的應(yīng)用

生物組織工程的概念最早是由美國(guó)科學(xué)家提出的^[3]，并于20世紀(jì)90年代初將其定義為研究開發(fā)具有修復(fù)、替代人體器官組織的生物醫(yī)用裝置的生命科學(xué)工程技術(shù)。組織工程包括人體的硬組織和軟組織.硬組織如骨科、牙齒類，軟組織如血管、肝臟器官等。需找一種理想的材料作為生物組織替代物是工程學(xué)研究的一個(gè)重要課題。做為一種理想的材料，應(yīng)具備以下幾點(diǎn)：①具有良好的生物相容性；②高生物活性；③一定的強(qiáng)度；④生物可降解性。

有人^[4]研究殼聚糖作為乳牙活髓切斷蓋隨劑的作用效果，得出的結(jié)論是殼聚糖蓋髓后牙本質(zhì)橋的形成早、速度快，且不引起淺表牙髓組織的壞死，有較高的臨床應(yīng)用前景。羥基磷灰石是骨組織的主要成分，具有良好的生物相容性，但是其脆性較大不易加工.致使不能單獨(dú)應(yīng)用于骨組織修復(fù)。將其與殼聚糖復(fù)合不僅能克服上述缺點(diǎn)，還能增加許多特殊功能，科學(xué)家^[5]采用共沉淀和粒子瀝濾法成功制備了多空羥基磷灰石一殼聚糖支架，植入大鼠股部肌袋模型內(nèi)，結(jié)果顯示羥基磷灰石一殼聚糖復(fù)合多孔支架具有異位成骨能力。

1.1 殼聚糖在皮膚組織中的應(yīng)用：皮膚組織工程支架材料除了應(yīng)具有良好的生物相容性和可降解性外，還要求具有優(yōu)良的韌性、彈性、透氣性、保濕性、抑菌性、減小疤痕等特性。殼聚糖滿足了皮膚組織工程材料所需要具備的條件（見圖1），因此在構(gòu)建人工皮膚的研究中顯示出巨大的應(yīng)用前景，很多研究人員將殼聚糖應(yīng)用于此項(xiàng)工程中。

1.2 殼聚糖在軟骨組織中的應(yīng)用：皮膚軟組織的研究一直都是各個(gè)國(guó)家研究的重點(diǎn)，科學(xué)家^[6]將透明質(zhì)酸與殼聚糖復(fù)合用作軟骨支架材料，發(fā)現(xiàn)軟骨細(xì)胞能夠在支架材料上貼附和繁殖，形態(tài)正常，而且能合成豐富的胞外基質(zhì)。殼聚糖克服了很多相近材料的缺點(diǎn)，成為軟組織材料研究的新寵，有人合成了殼聚糖纖維素培養(yǎng)支架，將其接枝三聚磷酸鈉和聚甲基丙烯酸甲酯，最后涂覆明膠和血旺細(xì)胞及成纖維細(xì)胞。兩種細(xì)胞都粘附在殼聚糖表面，在24小時(shí)后快速增長(zhǎng)。表明殼聚糖能夠?yàn)樵S多組織提供細(xì)胞生長(zhǎng)支架。

關(guān)節(jié)軟骨損傷后難以修復(fù)。殼聚糖在結(jié)構(gòu)上類似關(guān)節(jié)基膜中的糖胺聚糖，與軟骨細(xì)胞具有良好的相容性?？茖W(xué)家^[7]將殼聚糖注射到大鼠關(guān)節(jié)內(nèi)，發(fā)現(xiàn)殼聚糖能夠減緩骨骺軟骨變薄，提高膝關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的密度，說明殼聚糖在膝關(guān)節(jié)內(nèi)具有促進(jìn)軟骨修復(fù)的能力。

1.3 殼聚糖在骨組織工程中的應(yīng)用：骨缺損是臨床上常見的外科疾病，但其修復(fù)過程較慢，主要原因在于該組織中血管較少，血運(yùn)較差，血液中的營(yíng)養(yǎng)成分及對(duì)修復(fù)骨損傷具有較強(qiáng)的促進(jìn)作用的生長(zhǎng)因子難以到達(dá)損傷處。殼聚糖能引導(dǎo)或促進(jìn)骨的形成。利用其吸附性，可將殼聚糖材料作為生長(zhǎng)因子的載體，通過控制生長(zhǎng)因子的釋放速率，從而在骨損傷處長(zhǎng)時(shí)間維持較高濃度的生長(zhǎng)因子，達(dá)到促進(jìn)骨損傷愈合的目的。

2 殼聚糖在藥物釋放方面的應(yīng)用

注射藥物和口服藥物其利用率相當(dāng)?shù)?。主要是因?yàn)樗幬镌诘竭_(dá)病變部位前，部分有效成分被體內(nèi)其它部位消耗，不僅降低藥物的利用率，還有可能對(duì)其它部位造成極大的副作用，因此研究高效的緩釋材料也是各個(gè)國(guó)家科研工作者的重點(diǎn)。作為藥物緩釋材料必須具備以下幾點(diǎn)：①具有良好的生物相容性：②可降解性；③無毒無害不致敏；④能夠有效包載藥物；⑤具有緩釋功能，殼聚糖完全具備上述特點(diǎn)，并且殼聚糖含有活性氨基，易于被改性，成為藥物緩釋材料的主要研究對(duì)象，具體工藝（見圖2）。

科學(xué)家^[8]使用琥珀酸將低分子量殼聚糖與PTX連接起來，制備成微球，通過口服輸送。結(jié)果顯示，使用微球輸送PTX比單純口服PTX具有更好的療效，通過微球可以避免PTX與胃腸道和肝臟代謝的細(xì)胞色素P450的接觸，降低了PTX的損耗。由于殼聚糖是一種親水性陽離子多糖，通過化學(xué)交聯(lián)殼聚糖骨干上的活性氨基很容易制備成自組裝納米微球，納米微球可以在血液中長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)，不會(huì)吞噬細(xì)胞，接枝目標(biāo)配體，微球可以很容易沉積在指定的病變部位，得到充分的治療。使用乙二醇對(duì)殼聚糖改性，使用碳二亞胺將膽汁酸接入乙二醇?xì)ぞ厶枪羌苌?，使得殼聚糖具有較強(qiáng)的親水性，在水溶液中可以保持1周時(shí)間。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，該微球在血液中能夠長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)。

3 殼聚糖在創(chuàng)傷修復(fù)和傷口愈合中的應(yīng)用

傷口愈合是一個(gè)非常復(fù)雜的工程，涉及到細(xì)胞分子、生理和生物過程。在傷口表面立即覆蓋敷料是必要的措施。敷料有利于急性、慢性和嚴(yán)重性傷口的修復(fù)和愈合，殼聚糖具有止痛、止血、促進(jìn)傷口愈合、減小疤痕、抑菌、良好的生理相容性和生物可降解性等優(yōu)異的性能，非常適于作為傷口敷料的原料^[9]?，F(xiàn)在已經(jīng)有由甲殼素創(chuàng)可貼、殼聚糖止血粉、殼聚糖止血海綿及殼聚糖止血紗布等傷口敷料產(chǎn)品上市，這類敷料在透氣性和吸水性方面均有較好的作用，對(duì)傷口表面有很好的親合作用，最重要的是其對(duì)皮膚的增殖作用非常明顯。

4 殼聚糖在免疫活性中的應(yīng)用

殼聚糖在體內(nèi)對(duì)直接活化巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、LAK細(xì)胞、B和T淋巴細(xì)胞，介導(dǎo)機(jī)體的細(xì)胞免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答，增強(qiáng)機(jī)體免疫監(jiān)視功能。殼聚糖與膽汁酸結(jié)合使人體內(nèi)pH值偏于堿性，為淋巴細(xì)胞攻擊癌細(xì)胞創(chuàng)造了環(huán)境，增強(qiáng)了人體免疫功能。殼聚糖既能激活低下的免疫功能，又能有效效抑制免疫功能亢進(jìn)。有人^[10]研究了殼聚糖對(duì)小鼠的免疫調(diào)節(jié)作用，結(jié)果表明殼聚糖可提高綿羊紅細(xì)胞誘導(dǎo)的小鼠遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)能力，增強(qiáng)受試動(dòng)物的血清溶血素抗體反應(yīng)和巨噬細(xì)胞的吞噬反應(yīng)，能促進(jìn)小鼠的免疫作用。殼聚糖微球具有免疫調(diào)節(jié)活性，因此可作為免疫促進(jìn)劑直接靜脈注射于患者體內(nèi)。

5 結(jié)束語

殼聚糖及其衍生物的研究和應(yīng)用是近年來生物醫(yī)學(xué)材料研究的重要方向，為生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供了新的材料。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于殼聚糖的研究遠(yuǎn)不止于上述幾個(gè)應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新，相信殼聚糖在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)越來越廣。

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