白及多糖應(yīng)用于醫(yī)用生物材料的探討

瞿燕，張晨，廖禎誠(chéng)，胡鈴莉，何瑤*

白及多糖應(yīng)用于醫(yī)用生物材料的探討

瞿燕，張晨，廖禎誠(chéng)，胡鈴莉，何瑤*

白及多糖(Bletillastriata Polysaccharide, BSP)是從傳統(tǒng)中藥白及提取而得的葡甘聚糖，具有抗炎、抗氧化、抗?jié)?、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫活性，抗腫瘤等生物活性，有局部滯留性、靶向性、自身降解性、無刺激性、無毒副作用等特性，被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)和日用化學(xué)工業(yè)。本文基于BSP的物理和生物特性，重點(diǎn)探討了白及多糖在創(chuàng)傷敷料及藥物載體方面的應(yīng)用進(jìn)展，為BSP在醫(yī)用生物材料方面的開發(fā)利用提供參考。

白及多糖；生物活性材料；創(chuàng)傷敷料；藥物載體

白及為蘭科植物Bletillastriata ( Thunb.)Reichb.f.的干燥塊莖，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，記載其“主胃中邪氣”。白及使用歷史悠久，自今已有上千年[1]，1963年始，為歷版《中國(guó)藥典》收載。白及性苦、澀、甘，微寒，入歸肺、肝、胃經(jīng)，具有收斂、止血、生肌之功，是中醫(yī)藥治療胃肺出血之經(jīng)典藥物。

圖1 白及植株

BSP是從白及塊莖中經(jīng)水提醇沉得到的強(qiáng)黏性葡萄甘露聚糖[2]，以α-甘露糖、β-甘露糖、β-葡萄糖聚合而成[3]，甘露糖和葡萄糖比例為3.5:1，水溶性，相對(duì)分子量為390和460 kDa[4]。BSP具有抗炎、促凝血、抗腫瘤，抗氧化等生物活性，作為天然高分子材料，有功能緩釋、局部滯留性、靶向性、自身降解性、無刺激性、無毒副作用等特性，近年來，BSP在創(chuàng)面敷料，藥物載體新型材料，靶向制劑等方面受到廣泛關(guān)注。

圖2 白及多糖提取純化過程

圖3 BSP化學(xué)結(jié)構(gòu)[3]

1 BSP促創(chuàng)面愈合活性

傷口愈合是由許多因素控制的動(dòng)態(tài)和復(fù)雜過程[5]。一旦表皮和真皮的保護(hù)性障礙被破壞，生理傷口愈合過程立即進(jìn)行[6]。傷口愈合涉及止血，炎癥，增殖和組織重塑等階段[7]。在這個(gè)過程中，需要一套復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)應(yīng)激[8]。中草藥由多種生物活性化合物組成，因療效確切、適應(yīng)證廣泛、價(jià)廉、使用方便特點(diǎn)，至今仍被廣泛使用治療皮膚創(chuàng)傷[9]。白及作為止血生肌要藥，具有收斂止血，消腫生肌的功效?，F(xiàn)代研究表明，BSP具有良好的抗氧化[10]、抗菌[11]、抗炎[12]、抗纖維化[13]和抗?jié)兊壬锘钚裕前准按賱?chuàng)面愈合的主要活性成分，在外用促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)敷料得開發(fā)方面受到人們關(guān)注[14]。

1.1 BSP抗菌活性

白及作為傳統(tǒng)外傷用藥，具有可以保護(hù)傷口，防止創(chuàng)面感染的作用?，F(xiàn)有研究表明 BSP可以抑制金黃色葡萄球菌（S. aureus）的生長(zhǎng)[15]，最低抑菌濃度（MIC）和殺菌濃度（MBC）分別為 6.25 mg﹒mL-1和12.5 mg﹒mL-1。通過使用掃描電鏡和透射電鏡的觀察，表明BSP主要通過改變細(xì)菌細(xì)胞膜的滲透性來抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。

1.2 BSP 止血活性

王愛民[16]等人，使用凝血酶時(shí)間作為考察指標(biāo)，對(duì)白及不同提取組分的止血活性進(jìn)行測(cè)定，其中BSP止血作用較好，因此選擇BSP作為物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)白及的止血生物效價(jià)進(jìn)行了研究，并且建立了體外測(cè)定凝血酶時(shí)間的生物活性測(cè)定方法。另有研究報(bào)道，使用BSP與淀粉制備的復(fù)合止血?jiǎng)17]，可以有效的抑制大鼠尾部出血，新西蘭大白兔肝、脾、腹主動(dòng)脈外傷性大規(guī)模出血，且在肝脾部位未引起任何病理變化。BSP也可用于制備止血海綿[18]，采用冷凍干燥的方法制備的白及明膠止血海綿，通過大鼠斷尾出血模型和家兔肝脾創(chuàng)傷出血模型評(píng)價(jià)止血性能，結(jié)果表明白及多糖止血海綿具有較好的止血作用，是一種可吸收的止血材料。

1.3 BSP治療燒燙傷

白及在治療燒燙傷方面，也具有顯著療效，龐素秋[19]等人使用BSP制備燒燙傷軟膏，通過小鼠燙傷實(shí)驗(yàn)表明，BSP燙傷軟膏可以顯著提高超氧化物歧化酶的活性，增加單胺氧化酶含量和降低丙二醛含量，含有BSP的軟膏具有增加瘢痕形成速度，促進(jìn)創(chuàng)面愈合的潛在活性。

1.4 BSP治療口腔潰瘍

口腔潰瘍[20]（Oral ulceration）的是發(fā)生于口腔內(nèi)黏膜的損傷潰瘍性病癥，其主要是由創(chuàng)傷、復(fù)發(fā)性口瘡、微生物感染、黏膜與皮膚的疾病等原因引起的。白及可用于治療口腔潰瘍，劉峰[21]等，將白及水提取物制成藥膜用于治療口腔潰瘍，臨床治療結(jié)果顯示白及與傳統(tǒng)療法聯(lián)合使用，可有效提高口腔潰瘍愈合率，減輕患者疼痛反應(yīng)。劉言振[22]等，利用BSP優(yōu)良的成膜性能，聯(lián)合抗炎止痛藥制成雙層復(fù)方白及口腔貼膜，體外測(cè)試結(jié)果顯示該貼膜具有優(yōu)良的成膜性、柔韌性和粘附性，且具有緩釋的作用，臨床實(shí)驗(yàn)顯示該貼膜可促進(jìn)患者潰瘍面愈合。

1.5 BSP治療糖尿病潰瘍

糖尿病作為一種代謝性疾病，糖尿病潰瘍（Diabetic ulcers）是其嚴(yán)重并發(fā)癥之一，其中糖尿病引起的神經(jīng)性病變、缺血性病變和神經(jīng)-缺血性病變是引起潰瘍形成的重要因素。白及具有明顯的抗?jié)兓钚?，俞林花[23]等人通過藥理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，BSP能夠促進(jìn)鏈脲佐霉素誘導(dǎo)的大鼠糖尿病潰瘍愈合，組織病理學(xué)檢查顯示BSP有效刺激炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，促進(jìn)上皮組織形成和成纖維細(xì)胞增殖。

2 BSP作為創(chuàng)傷敷料的應(yīng)用

高性能的傷口敷料應(yīng)該具有維持傷口濕潤(rùn)，吸收創(chuàng)面分泌液，保持創(chuàng)面與外界環(huán)境之間氧氣交換，確保生長(zhǎng)因子的增溶，支持成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)，良好的機(jī)械性能等性能，此外，抗菌活性和優(yōu)良生物相容性也同樣重要。美國(guó)食品和藥物管理局（USFDA）已批準(zhǔn)開發(fā)以膠原、硅、殼聚糖和透明質(zhì)酸等聚合物為基礎(chǔ)的傷口敷料的開發(fā)。然而，這些聚合物在促進(jìn)創(chuàng)面愈合過程中卻存在一些弊端。以透明質(zhì)酸[24]為例，低分子量透明質(zhì)酸可能導(dǎo)致傷口發(fā)炎，高分子量透明質(zhì)酸則可以通過阻斷毛細(xì)管網(wǎng)絡(luò)的形成抑制上皮組織再生。BSP被證實(shí)為白及主要活性成分，因其具有優(yōu)良的可塑性、生物相容性、生物可降解性等的特性，可以作為促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)傷口敷料潛在材料[25]。

圖4 BSP促進(jìn)創(chuàng)面愈合的潛在生物活性[26]

2.1 BSP親水凝膠的開發(fā)

有學(xué)者制備以氧化BSP為基質(zhì)的親水凝膠，所制備的親水凝膠具有優(yōu)良的溶脹性能及親水滲透性，在吸收傷口滲出物方面顯示出優(yōu)異的性能，并且能夠?yàn)閭趧?chuàng)建合適的流體環(huán)境，藥理實(shí)驗(yàn)表明 12.5%的交聯(lián)BSP親水凝膠具有促進(jìn)小鼠傷口愈合的作用[26]。體外研究表明BSP可以促進(jìn)人臍帶血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移，這表明BSP可能具有上調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的能力[27]。BSP也具有雙向調(diào)控炎癥的作用，小鼠后背創(chuàng)面愈合實(shí)驗(yàn)表明，BSP親水凝膠施用到小鼠傷口后，在傷后4 day適當(dāng)增加TNF-α、iNOS和NO表達(dá)，在4到7day在新生皮膚組織形成階段可以逐漸降低TNF-α、iNOS和NO表達(dá)的水平，BSP親水凝膠可以使創(chuàng)面維持在適當(dāng)?shù)难装Y環(huán)境下以此促進(jìn)創(chuàng)面愈合。Xiuming Cui[28]等，使用BSP和卡波姆制備水凝膠，所制備的水凝膠通過跨表皮水損失試驗(yàn)表明，該水凝膠可以明顯改善皮膚通透性，且通透性能與BSP的濃度有直接聯(lián)系，生物活性評(píng)價(jià)表明，水凝膠可以激活凝血因子。

2.2 BSP創(chuàng)傷敷料復(fù)合材料的開發(fā)

雷霆等[29]以明膠、BSP和三七超微粉為材料制備了一種新型復(fù)合材料，通過動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)初步證實(shí)這種復(fù)合材料可以促進(jìn)大鼠創(chuàng)面愈合，其機(jī)理可能與VEGF表達(dá)有關(guān)。Lang Ding[30]等使用殼聚糖、BSP和納米Ag制備出新型雙層促創(chuàng)面愈合敷料，其中BSP具有加速水凝膠形成，使敷料孔徑分布均勻，改善敷料力學(xué)性能的作用，納米Ag具有抑制微生物侵入傷口的作用。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，所制備的新型敷料可以促進(jìn)小鼠成纖維細(xì)胞（L929）的增殖，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，這種新型創(chuàng)面敷料，可以促進(jìn)小鼠后背創(chuàng)面組織的愈合，加速表皮組織的形成，這種新型雙層復(fù)合材料在傷口敷料應(yīng)用上具有巨大的潛力。

3 BSP作為藥物載體的應(yīng)用

天然多糖，如海藻酸鹽，葡聚糖，殼聚糖等，已廣泛作為藥物載體的生物材料被應(yīng)用。過去人們對(duì)于多糖的研究重點(diǎn)主要集中在其物理性質(zhì)方面，近年來的研究開始利用其固有的生物學(xué)功能，特別是其對(duì)生長(zhǎng)因子調(diào)控和特異性細(xì)胞受體的親和力，研究人員正在致力于發(fā)現(xiàn)和設(shè)計(jì)可滿足物理特征，且具有獨(dú)特的生物活性碳水化合物聚合物。BSP因其獨(dú)特的生物活性和物理性能在藥物傳遞方面受到人們的關(guān)注。

3.1 BSP作為眼科用藥載體

BSP可作為眼科用藥左氧氟沙星的載體[31]，增加左氧氟沙星在角膜的積累量，且BSP/左氧氟沙星殺滅金黃色葡萄球菌的速率要大于單獨(dú)使用左氧氟沙星，這表明BSP作為載體可以增加左氧氟沙星載角膜中的生物利用度[32]。

3.2 BSP胃滯留制劑的開發(fā)

胃潰瘍（Gastric ulcer）屬于消化道潰瘍，主要是指胃黏膜被胃消化液損傷造成的胃黏膜肌層的組織損傷。白及是中醫(yī)藥治療肺胃出血的經(jīng)典藥物，白及散、烏白散、半夏白及散等，均是使用白及用于治療胃出血和胃潰瘍的經(jīng)典方劑。BSP是中藥白及治療胃潰瘍的主要成分，具有高黏性和生物相容性，在胃內(nèi)可形成一定厚度和強(qiáng)度的物理膠狀膜黏附于胃粘膜，起到保護(hù)和修復(fù)胃潰瘍的作用。有學(xué)者對(duì)BSP對(duì)胃潰瘍的防治作用也進(jìn)行了研究[33]，通過藥理實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，BSP對(duì)乙醇灼傷法引起的大鼠胃潰瘍，具有明顯的抑制作用，可促進(jìn)潰瘍面的愈合，且存在量效關(guān)系。

BSP作為高分子材料，既是一種治療胃潰瘍的藥物，也是一種良好的藥物載體，以BSP為載體制備胃內(nèi)滯留劑型，可針對(duì)胃部疾病進(jìn)行精準(zhǔn)定位及長(zhǎng)效黏附給藥，體現(xiàn)中醫(yī)藥“藥輔合一”用藥思想。

3.4 BSP腫瘤靶向制劑的開發(fā)

Lei Dong[34]等人以BSP為基質(zhì)制備了腫瘤靶向載體材料，使寡核苷酸在巨噬細(xì)胞中釋放，成功抑制了TNF-α表達(dá)。BSP也可與其他分子結(jié)合形成共軛，以此達(dá)到藥物載體的作用，有學(xué)者借此設(shè)計(jì)出BSP與抗腫瘤藥物阿侖磷酸鈉（ANL）的復(fù)合物，結(jié)果表明BSP+ANL復(fù)合物組抑制腫瘤效果明顯優(yōu)于ANL組，BSP可作為載藥系統(tǒng)使ANL目標(biāo)性的殺滅腫瘤細(xì)胞，這與BSP與腫瘤中巨噬細(xì)胞的親和力有關(guān)[35]。BSP可以制備成納米粒作為藥物載體，有文獻(xiàn)報(bào)道，硬脂酸改性后的BSP[36]可通過超聲波分散法制備納米粒，所制備BSP納米粒子具有肝臟靶向性，通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，BSP納米粒子可有效運(yùn)載水飛薊素使其富集于小鼠肝臟。

4 BSP安全性評(píng)價(jià)

白及多糖的安全性評(píng)價(jià)是其開發(fā)與應(yīng)用的關(guān)鍵因素。急性毒性試驗(yàn)顯示，昆明小鼠口服BSP（4000mg﹒Kg-1），并未導(dǎo)致小鼠死亡，且小鼠食物攝取量，毛發(fā)光澤度，體重都沒有發(fā)生顯著改變[37]。兔子陰道刺激試驗(yàn)結(jié)果表明，BSP（3000mg﹒Kg-1）局部給藥，兔子陰道并未出現(xiàn)充血和腫脹陰道黏膜細(xì)胞脫落的現(xiàn)象。BSP皮膚過敏實(shí)驗(yàn)研究表明[38]，BSP不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的皮膚造成任何刺激或者引起皮膚的過敏反應(yīng)。Xianggen WU[32]等人，以BSP為基質(zhì)的制備新型黏膜粘著劑，并通過兔眼安全性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)其安全性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明兔眼結(jié)膜和眼前房注入低濃度的BSP（10 mg﹒mL-1）不會(huì)造成不良反應(yīng)，BSP可以作為黏膜黏著劑使用。綜上所述，根據(jù)已有文獻(xiàn)報(bào)道，BSP在短時(shí)間內(nèi)外用或大劑量口服是安全的，不會(huì)造成毒副作用。

5 展望

白及多糖作為醫(yī)藥用途的多糖，以其優(yōu)良的物理和生物特性，在藥物輸送和創(chuàng)面敷料生物活性材料的開發(fā)表現(xiàn)出潛力，在用于皮膚、軟骨、骨組織工程等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。其一，BSP多糖聚合物的特殊分子結(jié)構(gòu)，可通過化學(xué)改性的方法對(duì)其化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾，控制其分子量及生物活性，以此制備符合需求的BSP生物材料，可嘗試以BSP為原料制備三維網(wǎng)狀聚合親水凝膠，作為藥物載體和組織工程支架，用于三維細(xì)胞培養(yǎng)和組織工程研究；其二，BSP作為葡甘聚糖，具有豐富的甘露糖和葡萄糖單位，可被各種細(xì)胞受體識(shí)別，甘露糖與巨噬細(xì)胞-甘露糖受體之間的可相互作用，腫瘤微環(huán)境中的巨噬細(xì)胞具有大量甘露糖受體，BSP作為優(yōu)良的藥物載體材料，靶向抗腫瘤藥到腫瘤微環(huán)境，可參與細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)，腫瘤免疫治療；其三，BSP不僅有促創(chuàng)面愈合的活性，還具有優(yōu)良的成膜性能，可以開發(fā)以BSP為基質(zhì)的液體創(chuàng)可貼，用于外傷、燒傷、壓瘡、日常損傷的護(hù)理。此外，亦可采用冷凍真空干燥的方式制備疏松多孔的BSP止血海綿，用于創(chuàng)面快速止血，發(fā)揮其快速止血的活性。

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Exploration on pharmaceutical applications of Bletillastriata Polysaccharide in medical biomaterials

/QU Yan, ZHANG Chen, LIAO Zhen-cheng, HU Ling-li, HE Yao//(School of Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine,Chengdu 611137, Sichuan)

Bletillastriata Polysaccharide (BSP) is glucomannan extracted from traditional Chinese medicine Bletillastriata,which has the effects of anti-inflammatory, anti-oxidation, anti-ulcer and anti-tumor, regulating immune activity, and other biological activity. It has the characteristics of local retention, targeting, self-degradability, non-irritating, non-toxic and non-side effects etc. BSP is widely used in the food industry, pharmaceutical industry and daily chemical industry. This paper focuses on the application of BSP in wound dressings and drug carriers based on the physical and biological characteristics, and provides a reference for the development and utilization of BSP in medical biomaterials.

Bletillastriata Polysaccharides; bioactive materials; wound dressings; drug carriers

R28

A

1674-926X(2017)05-016-05

國(guó) 家中醫(yī)藥管理局，2014年全國(guó)中藥特色技術(shù)傳承人培訓(xùn)項(xiàng)目；四川省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)項(xiàng)目（2015JY0139）

成 都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，成都 611137

瞿 燕（1976—），女（漢族），教授，從事中藥炮制與制劑研究工作，Email:quyan028@163.com

何 瑤（1985—），在讀博士，講師，從事中藥制劑和新劑型研究工作，Email:heyao3231@163.com

2017-05-21

(責(zé)任編輯：何瑤)