靈芝殼聚糖的特性及其在生物醫(yī)學材料領域中的應用優(yōu)勢

[摘 要] 靈芝殼聚糖是帶有正電荷的天然多糖，具有良好的生物相容性與降解性，還具有抗炎、抗氧化、抗菌、促進傷口愈合等作用。靈芝殼聚糖作為靈芝的有效成分之一，在理化性能等方面區(qū)別于下蝦蟹殼中的殼聚糖，具有獨特的優(yōu)勢。目前商品化的殼聚糖多數(shù)來源于蝦蟹殼等，以靈芝為來源的殼聚糖商品較少。本文綜述了靈芝殼聚糖的特性以及在生物醫(yī)學材料行業(yè)中的應用優(yōu)勢，以期為靈芝殼聚糖的開發(fā)與生物醫(yī)學應用提供參考。

[關鍵詞] 靈芝；殼聚糖；生物醫(yī)學材料

[中圖分類號] R284 [文獻標識碼] A [文章編號] 1004-4949（2024）04-0189-03

Characteristic of Chitosan from Ganoderma Lucidum and its Application Advantages in the Field of Biomedical Materials

YUAN Xin-song

（Kefujia Wound Repair Technology Research Center， Zhuhai 519000， Guangdong， China）

[Abstract] Chitosan from ganoderma lucidum is a positively charged natural polysaccharide with good biocompatibility， degradation， anti-inflammatory， antioxidant， antibacterial and wound healing promoting effects. Chitosan， as one of the effective ingredients in ganoderma lucidum， differs from chitosan in shrimp and crab shells in terms of physical and chemical properties， and has unique properties. At present， most of the commercialized chitosan comes from shrimp and crab shells， and there are relatively few chitosan products derived from Ganoder malucidum. This article reviews the characteristics of chitosan from ganoderma lucidum and its application prospects in the biomedical materials industry， in order to provide reference for the development and biomedical application of chitosan from ganoderma lucidum.

[Key words] Ganoderma lucidum； Chitosa； Biomedical materials

甲殼素是靈芝天然多糖的重要成分之一[1]。殼聚糖是甲殼素的脫乙酰產(chǎn)物，通常認為甲殼素脫乙酰度大于55%時為殼聚糖。殼聚糖結(jié)構(gòu)與纖維素結(jié)構(gòu)非常相似，均由多個葡萄糖分子通過糖苷鍵連接而成，不同之處在于殼聚糖中含有大量自由氨基[2]。殼聚糖中存在的大量活性基團賦予其多方面的功效，如殼聚糖中存在大量的極性基團，賦予其親水性能以及保濕性能，適合于做保濕護膚品；能活化巨噬細胞、T淋巴細胞、NK細胞，進而活化免疫系統(tǒng)，具有抗腫瘤活性；此外，殼聚糖能夠降低血液中膽固醇與甘油三酯的水平，預防心腦血管疾??；作為堿性天然多糖，還具有抗胃酸及抗?jié)冏饔?；同時在治療過敏性皮炎、降低腎病患者血清膽固醇、尿素及肌酸的水平等多方面也可發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[3，4]。關于殼聚糖的研究與應用目前大部分以蝦蟹殼來源為主，關于靈芝等真菌來源的殼聚糖的研究較少。本文主要就靈芝來源殼聚糖的特點以及其作為生物醫(yī)學材料的應用優(yōu)勢作一綜述，以期為靈芝來源殼聚糖的開發(fā)與應用提供一定參考。

1 靈芝殼聚糖的特性

靈芝也稱靈芝菌或者靈芝蘑菇，是多孔菌科靈芝屬菌類植物，作為一種中草藥具有較高的食用和藥用價值[5]。靈芝中含有多種活性中分，包括靈芝多糖、靈芝酸、生物堿與維生素等。中醫(yī)認為[6]，靈芝具有“補虛益氣、扶正固本、延年益壽、止咳平喘”等作用?，F(xiàn)代藥理學研究發(fā)現(xiàn)[7]，靈芝具有防治心血管疾病、保肝護肝、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、抗衰老、抗菌性等作用，在治療腫瘤等方面也顯示出獨有的功能。以下為靈芝殼聚糖的主要特性。

1.1 分子量較小 靈芝中的殼聚糖多與葡聚糖以共價鍵連接的方式存在，可采用化學法、酶法等多種方法提取。靈芝來源殼聚糖的分子量比甲殼類動物來源提取的殼聚糖分子量小。Savin S等[8]以靈芝為來源用化學法提取的殼聚糖分子量約為66 kDa，用酶法提取的殼聚糖分子量為 8 kDa，而蝦殼來源的殼聚糖分子量為193 kDa；用化學法和酶法提取的靈芝殼聚糖均具有抗氧化活性，能夠抑制金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌的生長；L929細胞實驗結(jié)果表明，在一個較寬的濃度范圍內(nèi)靈芝殼聚糖均具有良好的生物相容性。有研究顯示[9]，殼聚糖的分子量越小，其抗菌性能越好。然而關于靈芝殼聚糖與蝦蟹殼來源殼聚糖，分子量與抗菌性能的之間關系研究目前還沒有定論。

1.2 不含致敏性蛋白 蝦蟹殼中殼聚糖含有較多的碳酸鈣和磷酸鹽，在提取時需要用大量的酸進行脫鹽純化。蝦蟹殼中往往存在雜質(zhì)，比如原肌球蛋白、肌球蛋白輕鏈以及精氨酸激酶，這些蛋白往往和殼聚糖形成蛋白質(zhì)聚糖復合物，除去殼聚糖中的蛋白質(zhì)還存在較大的阻力[10]。這些致敏性蛋白的殘留限制了甲殼類動物來源殼聚糖在醫(yī)學領域中的醫(yī)用，也極大的增大了純化的成本[11]。相比之下，靈芝來源殼聚糖不含蝦蟹殼來源殼聚糖中的致敏性蛋白。

2 靈芝殼聚糖作為生物醫(yī)學材料的應用優(yōu)勢

2.1 可作為醫(yī)用敷料 靈芝中的甲殼素通常與葡聚糖以共價鍵相連接。葡聚糖具有親水性、高吸附性能以及良好的生物相容性，在皮膚護理、藥物緩釋以及傷口愈合等醫(yī)用敷料領域得到了廣泛的應用。近年來從靈芝中提取的葡聚糖-甲殼素絡合物引起了研究者的廣泛興趣。華東理工大學的趙黎明課題組以靈芝為原料提取了甲殼素-葡聚糖絡合物，制備了甲殼素-葡聚糖復合凝膠并研究了其止血性能，結(jié)果顯示，具有三維多孔結(jié)構(gòu)的復合凝膠具有良好的細胞相容性、血液相容性以及止血性能[12，13]。靈芝來源的殼聚糖代替蝦蟹殼來源殼聚糖用于醫(yī)用敷料具有較廣的應用前景。

2.2 細胞相容性高 作為生物醫(yī)學材料應用的重要指標之一應具有良好的細胞相容性。浙江大學朱禮芳課題組采用熱化學去乙?；ê统曒o助去乙酰化法對靈芝孢子粉（GLSP）中的甲殼素進行脫乙酰處理，對脫乙酰后的殼聚糖C-T（熱化學法）和C-U（超聲輔助法），以及商品化殼聚糖C-C進行細胞相容性實驗；CCK8細胞活力實驗結(jié)果顯示，靈芝孢子粉、靈芝來源殼聚糖（C-T和C-U）、商品化殼聚糖均提高了L929細胞活力，猜測靈芝孢子粉和靈芝來源殼聚糖含有能夠識別外源凝集素的α-L-鼠李糖，L929細胞在α-L-鼠李糖刺激下生成的寡糖或者多糖促進其快速擴增，這種機制同時能夠促進膠原的生物合成。SEM結(jié)果顯示，GLSP、殼聚糖C-U和C-T能夠緊密粘附在的L929細胞外圍，說明了3種材料具有良好相容性[14，15]。具有良好細胞相容性的靈芝殼聚糖為其生物醫(yī)學應用奠定了良好的基礎。

2.3 抗菌性能優(yōu)異 基于商品化蝦蟹殼來源殼聚糖的優(yōu)異抗菌性能，靈芝來源的殼聚糖抗菌性能也有一些相關研究報道。朱禮芳課題組還探討了靈芝來源殼聚糖的抗菌性能。經(jīng)過殼聚糖C-T和C-U處理后，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的細胞膜完整性遭到破壞。并且超聲輔助脫乙酰制備的殼聚糖C-U比化學法脫乙酰制備的殼聚糖對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抗菌效果更好，抑菌區(qū)域直徑更大，這是因為殼聚糖C-U具有更低的粘度和更短的分子鏈，使其更容易進去到細菌內(nèi)部[14]。對大腸桿菌革蘭氏陰性細菌抑制作用的機理可能是殼聚糖結(jié)合在細菌的外層細胞膜上，增加其通透性，使得胞內(nèi)活性物質(zhì)泄漏最終導致細胞凋亡[16]。對金黃色葡萄球菌革蘭氏陽性細菌的抑制作用，主要原因是殼聚糖可與細菌外圍營養(yǎng)物質(zhì)結(jié)合而阻斷了細菌對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，進而導致調(diào)亡[17]。Huang SJ等[18]采用γ-輻照技術從鐵杉靈芝殘余物獲得了殼聚糖，并研究了鐵杉靈芝殼聚糖的抗氧化性能和抗菌性能，發(fā)現(xiàn)鐵杉靈芝殼聚糖具有較好的抗氧化能力及清除自由基的能力；用鐵杉靈芝做鼠傷寒沙門菌的抗菌實驗，抑菌圈直徑高達13.5 mm，顯示出鐵杉靈芝殼聚糖良好的抗菌性能。

2.4 吸油性能良好 靈芝殼聚糖具有良好的吸油能力[19]。研究對比了鐵杉靈芝殼聚糖和蝦蟹來源殼聚糖的吸油能力，結(jié)果顯示[18]，商用蟹殼殼聚糖的吸油能力為20 g/g，而鐵杉靈芝殼聚糖的吸油能力高達26.79～30.47 g/g，顯示出作為膳食補充劑的潛在應用價值[20]。

3 總結(jié)

靈芝來源殼聚糖在生物醫(yī)學領域因可作為醫(yī)用敷料、生物相容性、抗菌活性、吸油性能優(yōu)異等性質(zhì)顯示出良好的應用前景。目前，市場上主流的殼聚糖產(chǎn)品主要來自于甲殼類動物，以真菌來源的殼聚糖產(chǎn)品較少。靈芝來源的殼聚糖和甲殼類動物來源的殼聚糖在分子量、蛋白含量等方面均存在差異，因而理化性能以及生理功能也有很大的差異性，開發(fā)靈芝來源的殼聚糖產(chǎn)品具有重要意義。

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收稿日期：2024-1-25 編輯：劉雯