殼聚糖國內(nèi)外研究文獻(xiàn)分析

姜 山

1811年法國人Henri Braconnot從蘑菇中提取出了一種類似纖維素的物質(zhì)，由于該物質(zhì)存在于蝦蟹殼中，故稱甲殼素(chitin)。甲殼素又名甲殼質(zhì)、殼糖、幾丁質(zhì)或白色甲殼素等，其化學(xué)名稱（1，4）-2-乙酰胺基-2-脫氧-β-D-葡聚糖。它是存在于自然界中的惟一一種帶陽離子的、且能被生物降解的高分子材料，大量存在于昆蟲甲殼綱動物外殼及真菌的細(xì)胞壁中，是地球上僅次于纖維素的第二大可再生資源[1]。

殼聚糖（chitosan），又稱為脫乙酰甲殼素、甲殼胺，簡稱（CTS），是通過甲殼素一定程度的脫乙?；玫降模浠瘜W(xué)名稱是其化學(xué)名稱 （1，4）-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡聚糖。殼聚糖的許多結(jié)構(gòu)特性和纖維素相似，是一類氨基多糖。殼聚糖是自然界中唯一的堿性多糖，也是少數(shù)帶電荷的天然產(chǎn)物。作為一種天然高分子生物材料，殼聚糖具有許多特殊的功能和廣泛的用途。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 萬方數(shù)據(jù)資源系統(tǒng) （簡稱萬方數(shù)據(jù)）。

1.2 方法 收集2006-01～2009-12萬方數(shù)據(jù)中的論文，搜索關(guān)鍵詞范圍為“Title”，檢索詞為甲殼素（chitin）或殼聚糖（chitosan）。

2 結(jié)果與分析

2.1 論文發(fā)表 期刊發(fā)表論文7 117篇，其中華南理工大學(xué)、浙江大學(xué)、武漢大學(xué)等高校以及董炎明、陳忻、親益民等人發(fā)表期刊論文較多。學(xué)位論文發(fā)表315篇：以中國海洋大學(xué)、浙江大學(xué)、東華大學(xué)等高校和陳國華、夏文水、汪玉庭等人發(fā)表學(xué)位論文較多。會議論文發(fā)表308篇。外文期刊論文共8 807篇，外文會議論文894篇（表1）。

表1 近4年科研產(chǎn)出

2.2 科技成果 從檢出文獻(xiàn)看，論文涉及科技成果191項(xiàng)。例如，豐產(chǎn)抗病甲殼素液體復(fù)合肥，甲殼素類系列紡織助劑等。其中，科技成果較多的機(jī)構(gòu)有：中國海洋大學(xué)、武漢大學(xué)、青島即發(fā)集團(tuán)股份有限公司等。國內(nèi)科技成果較多的個人有：李德森、紀(jì)明耀、曲天明等。申請專利7 056項(xiàng)。起草標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。

2.3 應(yīng)用研究

2.3.1 制藥方面 大多數(shù)植入人體內(nèi)的控釋制劑藥物是利用可降解聚合物制成的，較常用的有聚乙酸、聚酸酐及多聚糖等聚合物[2]。采用聚乳酸-聚乙二醇共聚物為載體制備緩釋疫苗微球，具有較高的包封率、載藥量和明顯的緩釋效果[3]。

2.3.1.1 微球制劑 黃鑫等[4]人以殼聚糖為輔料，以京尼平作為交聯(lián)劑，應(yīng)用乳化交聯(lián)法制備具有控制釋放功能的負(fù)載rhBMP-2殼聚糖微球；利用酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)（ELISA）動態(tài)檢測BMP-2殼聚糖微球的載藥率、包封率和緩釋規(guī)律以分析微球的緩釋能力。乳化交聯(lián)法制備的殼聚糖微球球形良好，具有良好的包封率 （>85%）。體外藥物釋放試驗(yàn)表明，rhBMP-2可以從殼聚糖微球中緩慢釋放,整個釋放過程可達(dá)30 d。

2.3.1.2 緩釋膜 閻春琪等[5]人以小檗堿和殼聚糖為主料制備復(fù)合膜的方法,并通過試驗(yàn)測定了該膜的藥物釋放效果。試驗(yàn)表明：低濃度（0．234 mg/ml）小檗堿即可抑制辣椒炭疽病菌（Vermicularia capsici）等5種蔬菜病原真菌的生長。20 mg/ml濃度殼聚糖對番茄灰霉病菌（Botrytis cinerea）的抑制率高達(dá)65%，而對其余4種果蔬病原真菌也有一定的抑制作用。為了集成這2種天然化合物的優(yōu)點(diǎn)，制備了小檗堿-殼聚糖復(fù)合膜，在模擬外部環(huán)境（磷酸緩沖液，pH6.8）條件下，20 d小檗堿累計(jì)釋放率接近25%。該研究成果提示殼聚糖在果蔬貯藏抗菌等方面的應(yīng)用價值。

2.3.2 藥理作用研究 作為生物醫(yī)學(xué)材料，甲殼素及其衍生物具有獨(dú)特的生理活性和生物相容性，可提高機(jī)體免疫力、抑制腫瘤細(xì)胞生長、活化增殖雙歧桿菌、降低血壓、降低血脂、抗菌防腐、消炎鎮(zhèn)痛、促進(jìn)血管內(nèi)皮生長、創(chuàng)傷再生修復(fù)和愈合、抗心肌缺血、抗心律失常等[6]。

2.3.2.1 降血糖作用 李建波等[7]人以降糖百分?jǐn)?shù)為指標(biāo),考察了胰島素溶液、殼聚糖溶液、殼聚糖-胰島素混合液經(jīng)正常Wistar大鼠口腔給藥后對血糖的影響。Wistar大鼠經(jīng)灌胃上述三種溶液后，在不同時間間隔于大鼠尾尖取血0.2 ml，待血液凝固后離心（5000 r/min，15 min），精密吸取血清10 μl，按血糖測定盒的要求，加酶酚混合試劑1.5 ml，混勻置37℃水浴中溫育15 min后，于505 nm處測定吸光度值，以葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液為對照，求算出各樣品的血糖值。計(jì)殼聚糖-胰島素溶液的降血糖作用與胰島素溶液相比有顯著性差異（P=0.001），而與殼聚糖溶液相比無顯著性差異（P=0.069）。此試驗(yàn)說明了殼聚糖具有一定的降血糖作用，并且它的特殊結(jié)構(gòu)還對胰島素起到了保護(hù)和促進(jìn)吸收的作用，是一種優(yōu)良的胰島素口服制劑的載體。

2.3.2.2 對細(xì)胞膜電位的影響 何文等[8]人用流式細(xì)胞儀檢測殼聚糖[不同取代度的N-三甲基殼聚糖（TMC）和 N-羧甲基殼聚糖（MCC）]及其衍生物對HaCaT細(xì)胞膜電位的影響。該項(xiàng)目組將純水作為對照，并將熒光分子探針DiBAC4（3）標(biāo)記HaCaT細(xì)胞膜電位，利用流式細(xì)胞儀檢測殼聚糖及其衍生物處理之后細(xì)胞膜電位的變化情況。得到了殼聚糖及其衍生物降低細(xì)胞膜電位的結(jié)論，同時可能是其具備透皮吸收促進(jìn)作用的原因之一。

2.3.2.3 對血液凝結(jié)的影響 Okamoto等[9]以在狗的血液的實(shí)驗(yàn)評估了甲殼素（殼聚糖）在血液凝結(jié)和血小板凝集方面的作用。整個血液混合了甲殼素（殼聚糖）懸浮液（0.000 1～1.0 mg/ml），之后運(yùn)用先進(jìn)的Ree-White方式測定了血液凝結(jié)時間（BCT）。甲殼素（殼聚糖）以劑量依賴性的方式減少了血液凝結(jié)時間（BCT）。其后，又制備添加了甲殼素（殼聚糖）懸浮液的富集血小板的血漿，通過利用一種雙相懸浮液測量了血小板凝集集團(tuán)（PA）的數(shù)量。該P(yáng)A值是在所有甲殼素、殼聚糖、植物纖維物質(zhì)、植物乳液項(xiàng)目中最強(qiáng)的。此項(xiàng)目得出如下結(jié)論：甲殼素和殼聚糖提高了血小板衍生生長因子-AB（PDGF-AB），尤其是殼聚糖的該作用明顯。

2.3.3 組織工程研究 鑒于老年人骨骼易受創(chuàng)傷，骨質(zhì)疏松癥頻發(fā)，連接處易發(fā)病等原因，骨骼的重建和再生已成為世界性難題。近些年國內(nèi)外的研究，極大地強(qiáng)調(diào)了生物活性的殼聚糖系統(tǒng)對組織工程方面產(chǎn)生的提升作用[10]。

2.3.3.1 人造組織材料 Marchand等[11]首先制得添加了或不添加凝血因子的固體化磷酸-殼聚糖/血液混合物，在體外以測量血液粘稠度的方式評估該混合物的效力，以體內(nèi)試驗(yàn)的方式鑒定其在微鉆軟骨缺陷的成年兔子身上的作用（N=41 defects）。整個血液，以及添加甘油磷酸的血液結(jié)塊最終都產(chǎn)生了相似的抗拉強(qiáng)度。凝血酶組織因子（TF），重組人組織活力因子Ⅶ （rhFVIIa）加速了體內(nèi)殼聚糖-甘油磷酸/血液固體化（P<0.05）。

2.3.3.2 結(jié)塊支架 Martyna Kucharska等[12]經(jīng)過殼聚糖球面擠壓、球面結(jié)塊模具壓制成形、與交聯(lián)劑（固體三聚磷酸鈉，STPP）綁定等步驟，制得了殼聚糖微球結(jié)塊支架。通過掃描電鏡（SEM）等儀器的觀察，得到了表面形態(tài)學(xué)與局部解剖學(xué)的圖像。機(jī)械測試結(jié)果表明，該人造殼聚糖支架與人骨具有相似的抗壓性。細(xì)胞毒性也與以往合成材料相比有了很大程度上的的降低。

2.3.3.3 組織粘連物質(zhì) Martin等[13]把殼聚糖的納米顆粒沉積到鈦金屬的表面，測得鈦金屬的強(qiáng)度為（0．19±0．08） GPa，彈性模量為（4．90±1．82）GPa。 掃描電鏡圖像顯示了殼聚糖涂料可以吸收鈦金屬裂縫處的殘余應(yīng)力；而接觸角測試表明，殼聚糖涂料比以往報道的材料具有更大的疏水性。盡管殼聚糖涂料使結(jié)塊部分更加具有疏水性，但機(jī)械測試顯示，殼聚糖涂料同樣明顯提高了結(jié)塊部分的粘附特性。一系列實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，殼聚糖可以作為鈦金屬面的涂料應(yīng)用于組織工程中。

3 討 論

在醫(yī)藥領(lǐng)域中，殼聚糖的應(yīng)用創(chuàng)新價值越來越受到更多的關(guān)注，盡管，目前仍有眾多問題，如溶解性差，緩釋膜機(jī)械強(qiáng)度??；不良反應(yīng)大，如造成脂溶性維生素缺乏，造成營養(yǎng)吸收緩慢；以及它的工業(yè)化生產(chǎn)和制備工藝有待改進(jìn)等。但殼聚糖的資源豐富、價格便宜、生物相溶性等特點(diǎn)使其被認(rèn)為是一類具有獨(dú)特生物活性的高分子化合物，是近年來國內(nèi)國際十分重視的新材料。殼聚糖化學(xué)結(jié)構(gòu)上有氨基、羥基，易進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng)，因此可經(jīng)化學(xué)修飾后生成多種衍生物，并且大大改善其物理、化學(xué)性質(zhì)。殼聚糖已經(jīng)被開發(fā)出的和潛在的良好性能已為其應(yīng)用展現(xiàn)了廣闊的美好前景。

總而言之，殼聚糖作為一種生物性能優(yōu)良的、可生物降解的高有機(jī)分子材料，擁有豐富的資源，擁有巨大的潛在市場。加強(qiáng)對殼聚糖及其衍生物產(chǎn)品的研究和開發(fā)，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益和生態(tài)效益，必將為我國的可持續(xù)發(fā)展發(fā)展作出新的貢獻(xiàn)。

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