淺談多糖液晶態(tài)生物材料

唐敏健

(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心 廣東廣州 510530)

液晶,是一種介于各向異性晶體和各向同性液體之間的有序流體,所以又稱為介晶相。從分子水平觀察生物體結(jié)構(gòu),眾多的生物分子在體內(nèi)通過各種排列組合,構(gòu)成細(xì)胞、組織、器官。細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)等,都是由生物大分子在水溶液中有序排列而成,既有液體的流動性,又有與晶體類似的有序性,因而正好處于液晶態(tài)[1]。生物體內(nèi)存在的液晶態(tài)與生物體的生長發(fā)育、新陳代謝、信息傳遞、物質(zhì)傳輸?shù)让芮邢嚓P(guān)。

糖類物質(zhì)是生物體的重要組成部分,除了糖代謝為生命活動提供能量外,它與蛋白質(zhì)等所形成的復(fù)合物對生命活動能起到特殊的作用,如免疫、分子識別和信息傳遞等,它的生命活動與液晶性之間有著重要的關(guān)系[2]。殼聚糖是甲殼素部分或全部脫乙?；漠a(chǎn)物。殼聚糖鏈上有大量氨基存在,使其分子內(nèi)和分子間氫鍵有別于甲殼素。通過接枝反應(yīng),可將糖基、多肽、聚酯鏈、烷基鏈等引入殼聚糖中,獲得不同性能的殼聚糖衍生物。研究表明,在組織工程中被廣泛應(yīng)用于吸收性手術(shù)縫合線、醫(yī)用敷料、藥物緩釋體系等。

1 甲殼素/殼聚糖液晶的研究現(xiàn)狀

1982年,Ogura等[3]首次報道當(dāng)殼聚糖具有膽甾相的指紋織構(gòu),指出羥丙基殼聚糖及其醋酸酯也有溶致液晶性。Sakurai等[4]報道了從甲酸溶液制備的殼聚糖薄膜和纖維中均能觀察到典型取向液晶態(tài)的條紋織構(gòu)。Rout等[5]報道了呈現(xiàn)溶致液晶的N-鄰苯二甲?；瘹ぞ厶茄苌?以及取代基或溶劑的改變對液晶態(tài)產(chǎn)生的影響。Rout等[6,7]用光散射測定實(shí)驗(yàn)研究了不同脫乙?；瘹ぞ厶窃诖姿?NaCl體系中的溶致液晶性質(zhì)、殼聚糖在羥基二丁酸中的液晶現(xiàn)象。董炎明[8]所率課題組研究甲殼素/殼聚糖及其衍生物的液晶行為,報道了分子量、脫乙酰度對殼聚糖及其衍生物溶致液晶的臨界濃度的影響,并對殼聚糖的衍生物N-馬來酰殼聚糖、氰基殼聚糖、丁?；瘹ぞ厶恰⒘u丙基殼聚糖、低分子量殼聚糖、纖維素與殼聚糖共混等液晶行為進(jìn)行報道。葉芬等[9]制備了殼聚糖液晶材料,研究了細(xì)菌在液晶支架上的生長情況并考察了其生物相容性,暗示液晶態(tài)的材料能夠更好地促進(jìn)細(xì)胞的粘附、生長、增殖以及分化。殼聚糖與明膠的質(zhì)量比為7∶3時,其液晶織構(gòu)和生物相容性較好。李蘭英[10]等研究從仿生角度出發(fā)制備殼聚糖液晶薄膜,發(fā)現(xiàn)殼聚糖液晶薄膜呈現(xiàn)典型的膽甾相液晶織構(gòu),具有更好的親水性能,而且能更好地促進(jìn)L929細(xì)胞黏附、生長、增殖及分化,表現(xiàn)出良好的生物相容性。為開發(fā)新型生物材料和更好地模擬體內(nèi)微環(huán)境提供了新的思路。

2 結(jié)語

生命體中的多糖由于具有剛性或半剛性鏈、螺旋或雙螺旋結(jié)構(gòu),且在生物體內(nèi)的含量通常在形成溶致液晶的臨界濃度之上,存在典型的液晶行為。對生物體存在液晶態(tài)的研究及生物液晶材料與細(xì)胞相互作用的考察,為人們開發(fā)新型的生物材料,具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]李蘭英,等.生物液晶.化學(xué)通報,2005,10:745-750.

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[5]Rout D K, et al.Liquid-crystalline characteristics of sitselectively-modified chitosan.Macromo-leculars,1993,26(22):5999-6006.

[6]Rout D Ket al.Gel-sol transition and themotropic behavior of a chitosan derivative in lyotropic solution.Macromoleculars,1993,26(22):6007-6010.

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[8] Dong Y Met al. Change of handedness in cholesteric liquid crystalline phase for N-phthaloyl chitosan solutions in organic solvents.Carbohydrate Research,2003,338(16):1699-1705.

[9]葉芬,等.殼聚糖支架在組織工程中的應(yīng)用.功能材料,2002,33(5):459-461.

[10]李蘭英,等.殼聚糖液晶膜生物相容性的研究.中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報,2008,27(5).