二十一世纪医药领域新材料:甲壳素
甲壳素_壳聚糖的综合应用及其发展前景
甲壳素、壳聚糖的综合应用及其发展前景赵云强 方 伊(贵州师范大学化学系,贵阳,550001) 摘 要 综述了甲壳素,壳聚糖作为丰富的无毒、无污染的自然资源,在工、农业等各方面的广泛应用。
关键词 甲壳素 壳聚糖 应用 中图分类号 636.11 甲壳素(Chitin )又名甲壳质、几丁质,化学名为(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D 葡聚糖,其结构与纤维素相似,大量存在于低等动物,特别是节肢动物(如虾、蟹、昆虫)的甲壳内,是尚未开发的十分丰富的自然资源。
由于甲壳素具有特殊的机能,与生物体有良好亲合相溶性,无毒,高粘度等,而被广泛应用于蔬果保鲜、可降解地膜、食品添加剂、医用高分子和药品缓释材料及超滤、渗析、渗透气化等所需分离材料。
最近几年来,甲壳素又在化妆品、抗冻剂、免疫增强剂及降低人体胆固醇和甘油脂方面展示出广阔的前途。
壳聚糖(Chitosan )是甲壳质脱乙酰基的衍生物,可溶于稀酸,其分子保留了甲壳质的结构骨架,具备一定的活性基团,可加以化学修饰,制成有特殊功能的新材料,其用途更加广泛。
因此甲壳素及其衍生物的开发与应用逐渐得到重视。
近年来,国内外化学工作者对这一课题进行了大量的研究,得到了甲壳素、壳聚糖在多方面的应用研究成果。
1 在农业上的应用111 作降解性地膜地膜作为一种重要的农业生产资料,已在农业生产中广泛使用,但目前常用的地膜为聚乙烯薄膜,这种高分子物质在土壤中不能分解,使土壤板结、土质变坏,对自然环境产生白色污染。
如以含10%甲壳质或壳聚糖[1]制成的聚乙烯-甲壳质或聚乙烯-壳聚糖膜六个月后能被土中的微生物完全降解,而且这种地膜伸缩性好、湿润状态下也有足够的强度。
使用这种地膜将给农业生产及环境保护产生巨大效益,有广阔的发展前景。
112 植物生长调节剂用甲壳质、壳聚糖处理植物种子,可以提高产量。
G otthardt [2]认为、甲壳质、壳聚糖能显著提高小麦悬浮培养液中过氧化酶的活性。
打造全国最大的甲壳素研发生产基地
打造全国最大的甲壳素研发生产基地2008-03-26 16:52从破土动工到年产1000多吨的甲壳素生产线投产,大连利健生物技术开发股份有限公司仅仅用了短短一年的时间。
目前,他们已经有三大类30多款产品投入市场。
利健公司还将以同样的速度,力争用三至五年的时间,做到国内甲壳素市场份额的50%,国际市场份额的10%以上,打造一个国内规模最大、研发品类最全的甲壳素研制基地。
发现甲壳素与甲壳素结缘,是一次偶然的机会。
1997年,大连利健生物技术开发股份有限公司董事长张英伟还在政府任职时,到加拿大纽芬兰省考察。
听说团里有一位企业家想进口雪蟹壳来制做甲壳素,纽芬兰省渔业部部长兴致十足地介绍起甲壳素的广泛用途。
访问团所有成员,包括那位企业家都非常惊讶,他们第一次听说,作为一种新兴材料,甲壳素有如此多的神奇功用。
那位企业家连连慨叹,原来,他以每吨几十万元出口的甲壳素原料,经过深加工后,就变成了每吨上千万元的产品。
考察回国后,应那位企业家的要求,他又通过从哈佛大学拿到了甲壳素研究资料,再进一步证实了甲壳素在诸多领域的广阔前景。
一年后,在一位深谙甲壳素的长者极力劝说下,张英伟最后下定决心,毅然放下正在上升的仕途,投身于甲壳素事业。
当时,国内甲壳素行业正处于起步阶段,不仅没有龙头企业,也缺乏规范的行业标准,企业的发展普遍缺乏长远的战略规划和科学管理体制,这些行业共同的问题,成为当时甲壳素企业经营发展无法逾越的难题。
经历了4年的辉煌,初创的企业还是没能持续发展下去。
对于这个行业,张英伟有着十足的自信,他说,目前甲壳素行业在世界得到快速发展,2006年世界甲壳素需求8000余吨,而世界年产量仅为5000余吨。
预计到2010年世界对甲壳素的需求将达到20000吨,约合价值30亿元人民币,加上甲壳素中间品和衍生品产值将形成500亿元的市场,按照目前甲壳素产量的增长将难以满足国内外急切的市场需求,甲壳素开发利用前景十分广阔。
目前,发达国家争相开发甲壳素应用技术,以期在即将到来的甲壳素发展热潮中占据一席之地。
甲壳素的由来
甲壳素的由来甲壳素(Chitin)又名甲壳质,壳多糖,壳蛋白,是法国科学家布拉克诺(Braconno)1811年首先从蘑菇中提取到一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体,把它命名为Fungine(蕈素)。
1823年,法国科学家欧吉尔(Odier)在甲壳动物外壳中也提取了这种物质,并命名为chitoin(几丁质),chitoin希腊语原意为“外壳”、“信封”的意思。
1.1 甲壳素的分布自然界中,甲壳素广泛存在于低等植物菌类、藻类的细胞,节肢动物虾、蟹、蝇蛆和昆虫的外壳、贝类、软体动物(如鱿鱼、乌贼)的外壳和软骨,高等植物的细胞壁等,其每年生物合成的资源量高达100亿吨,是地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源,其中海洋生物的生成量在10亿吨以上,可以说是一种用之不竭的生物资源。
由于水圈(海洋、湖泊、江河)、岩石圈(陆地和海底)、生物圈(动植物)和气圈中的甲壳素酶、溶菌酶、壳聚糖酶等将其完全生物降解,参与生态体系的碳和氮循环,对地球生态环境起着重要的调控协同作用。
2.甲壳素的化学结构经结构分析,甲壳素是自然界中唯一带正电荷的一种天然高分子聚合物,属于直链氨基多糖,学名为[(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖],分子式为(C8H13NO5)n,单体之间以β(1→4)甙键连接,分子量一般在106左右,理论含氮量6.9%。
其分子结构特点为:氧原子将每个碳原子的糖环连接到下一个糖环上,侧基团“挂”在这些环上。
甲壳素分子化学结构与植物中广泛存在的纤维素非常相似(见图1),所不同的是,若把组成纤维素的单个分子——葡萄糖分子第二个碳原子上的羟基(OH)换成乙酰氨基(NHCOH3),这样纤维素就变成了甲壳素,从这个意义上讲,甲壳素可以说是动物性纤维。
纤维素甲壳素壳聚糖图11.3 甲壳素的化学性质甲壳素有α,β,γ三种晶型。
α——甲壳素的存在最丰富,也最稳定。
由于大分子间强的氢键作用,导致甲壳素成为保护生物的一种结构物质,结晶构造坚固,一般不熔化,也不溶于一般的有机溶剂和酸碱,化学性质非常稳定,应用有限。
甲壳素的应用及最新研究进展
甲壳素的应用研究与展望刘淑君090524115摘要:从虾和蟹的壳中提取的甲壳素是一种非常重要的生物材料,应用范围十分广阔,在食品,医药,环保等领域有极其广泛的用途,它在制成人造皮肤, 隐形眼镜, 化妆品, 纸张、食品等方面起着其他材料所无法替代的重要作用, 尤其在整个国际社会日益重视环境的今天, 它在污水处理和用来生产可自然分解的薄膜包装材料上大有用武之地,甲壳素的研究开发已成为世人瞩目的高新科技领域和获利颇丰的新兴产业。
本文主要介绍了甲壳素的应用以及国内外研究进展。
关键词:甲壳素,壳聚糖,应用,发展前景前言甲壳素广泛存在于海洋甲壳动物外壳、软体动物内骨骼、昆虫翅膀、菌类及藻类细胞壁内。
这些虾壳原本是废弃物,几乎成为环境污染源,经过近40多年国内外学者研究,竟变废为宝,一跃成为跨世纪的引人瞩目的全球性热门科研课题,并竞相开发出一系列的甲壳素类高科技产品,应用于工业、农业、国防、化工、环保、医药、保健、美容、纺织等诸多领域。
至今,国内发表的甲壳素研究成果已超过400多项,我国甲壳素事业呈现出欣欣向荣的发达景象,一些发达国家争相投入大量资金对甲壳素进行深入研究开发。
目前甲壳素是日本政府惟一准许宣传疗效的机能性食品。
1993 年日本厚生省受理了甲壳素作为癌细胞转移抑制剂静门注射药品的申请。
1996年,甲壳素又通过了美国药品、食品管理局(FDA)及欧共体(EC)检测,核准在美国、欧洲市场销售。
甲壳素的研究开发及其商业产品已出现了全球竞争趋势,并将保持持续稳定的高速发展趋势。
1.甲壳素分子组成和分布1. 1甲壳素分子组成甲壳素又名甲壳质和壳多糖,是法国科学家布拉克诺1811 年首次从蘑菇中提取的一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体, 被命名为Fungine( 茸素) 。
1823年法国科学家欧吉尔( Odier)在甲壳动物体外壳中也提取了这种物质, 并命名为几丁质和几丁聚糖, 是几丁胺粉的合称。
经结构分析甲壳素是自然界中唯一带正电荷的一种天然高分子聚合物, 它由几丁质与几丁糖组成, 是天然无毒性高分子, 并且具有生物可分解性, 它的构造类似于纤维素, 由1 000~ 3 000个n- 2葡萄糖胺聚合物组成, 属于直链氨基多糖。
甲壳素
浅析甲壳素及衍生物壳聚糖0前言:甲壳素(chitin) 又名几丁质,是自然界中含量仅次于纤维素的一种多糖,同时,也是地球上数量最大的含氮有机化合物。
其在自然界中主要存在于节肢动物(主要是甲壳纲如虾、蟹等,含甲壳素高达58~85 %) 、软体动物、环节动物、原生动物、腔肠动物、海藻及真菌等中,另外在动物的关节、蹄足的坚硬部分,动物肌肉与骨结合处,以及低等植物中均发现有甲壳素的存在。
壳聚糖是甲壳素脱去大部分乙酰基后的产物是甲壳素最为重要的衍生物。
自从1811 年,法国科学家H.Braconnnot 发现甲壳素以来,甲壳素逐渐被认识与利用。
近年来,国内外相关的研究日趋活跃,甲壳素和壳聚糖已被现代科学称之为继糖、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等五大生命要素之后的第六生命要素。
甲壳素和壳聚糖经过改性之后生成的改性高分子具有无毒、可以完全被生物降解在自然界形成良性循环等诸多优点,显示了良好的应用前景。
关键词: 甲壳素,壳聚糖,利用,开发1. 结构及理化性质1.1 结构甲壳素是一种天然高分子化合物,其学名是β- (1 →4) - 2 - 乙酰氨基- 2 - 脱氧- D - 葡萄糖,是由N - 乙酰氨基葡萄糖以β- 1 ,4 糖苷键缩合而成的。
如果把此结构式中糖基上的N - 乙酰基大部分去掉的话,就成为甲壳素最为重要的衍生物壳聚糖。
1.2 理化性质1.2.1 物理性质甲壳素是白色或灰白色无定型、半透明固体,相对分子质量因原料不同而有数十万至数百万,不溶于水、稀酸、稀碱、浓碱、一般有机溶剂,可溶于浓的盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸,但同时主链发生降解[7] 。
壳聚糖是白色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体,因原料不同和制备方法不同,相对分子质量也从数十万至数百万不等,不溶于水和碱溶液,可溶于稀的盐酸、硝酸等无机酸和大多数有机酸,不溶于稀的硫酸、磷酸。
在稀酸中,壳聚糖的主链也会缓慢水解,溶液的粘度逐渐降低1.2.2 化学性质甲壳素和壳聚糖化学性质的研究,内容十分广泛, 其分子结构当中含有羟基、氨基和自由基,可以发生酰化、酯化、醚化、氧化、烷基化、螯合、接枝共聚及交联等一系列化学反应,这对于研究认识它们的本质,进行创新性工作,开发新产品有重要意义。
甲壳素材料的功能化及其应用研究
甲壳素材料的功能化及其应用研究随着科技的不断发展和人们对环境保护的日益重视,功能化材料的研究和应用逐渐成为热点话题。
而甲壳素材料,作为一种独特的天然资源,以其丰富的特性和广泛的应用领域备受关注。
本文将探讨甲壳素材料的功能化方法以及应用研究。
首先,让我们来了解一下甲壳素材料的特性。
甲壳素是一种存在于甲壳动物外壳中的有机物质。
它具有多种独特的功能性特点,如高强度、良好的热稳定性和生物可降解性等。
此外,甲壳素还含有丰富的氨基糖和胺基糖等有机化合物,使其具备了一定的生物活性,可以用于药物传递、组织工程和生物传感等领域。
针对甲壳素材料的功能化,目前主要有两种主要方法:一是通过物理和化学手段对甲壳素进行改性,例如通过磺酸化、酯化和氧化等方法。
这些改性可以改变甲壳素的表面性质和溶解性,从而为其后续的应用提供便利。
另一种方法是将其他功能性物质与甲壳素材料结合,形成复合材料。
这种方法可以进一步改善甲壳素的性能,并赋予其新的功能,如抗菌、导电和光学特性等。
在医学领域,甲壳素材料具有广阔的应用前景。
它可以用作药物传递系统的载体,通过调控甲壳素的化学、孔结构和表面性质,实现药物的缓释和靶向传输。
此外,甲壳素材料还可以用于修复和重建组织。
它可以提供细胞粘附和生长所需的支架结构,并促进新生组织的形成。
这对于骨骼修复、脊椎间盘再生和皮肤创伤修复等领域具有重要意义。
除了医学领域,甲壳素材料还有诸多其他应用。
在食品工业中,甲壳素可以被用作食品包装材料,具有良好的保鲜性和抗菌性,有助于延长食品的保质期。
在环境保护中,甲壳素材料可以作为吸附剂,用于污水处理和废水中有毒物质的去除。
此外,甲壳素材料还可以用于能源储存和催化反应等方面的研究。
值得一提的是,甲壳素材料的研究和开发面临着一些挑战。
首先,甲壳素自身的特性和提取方法限制了其功能化的程度。
其次,目前功能化改造的方法还不够成熟和多样化。
此外,甲壳素材料在大规模应用中的成本和可持续性问题也需要加以解决。
4、甲壳素与壳聚糖的改性及应用
谢长志:男,1979年生,硕士研究生,主要研究方向为功能高分子 刘俊龙:通讯联系人 Tel :0411281227868 E 2mail :junlongliu @甲壳素与壳聚糖的改性及应用谢长志,王 井,刘俊龙(大连轻工业学院化工与材料学院,大连116034) 摘要 甲壳素、壳聚糖及其衍生物是一种天然高分子,随着对其研究的深入发展,涉及的内容和应用范围越来越广泛。
概述了甲壳素、壳聚糖的结构、性质及其化学改性和共混改性的方法,简单介绍了它们的应用领域。
关键词 甲壳素 壳聚糖 化学改性 共混改性 应用Modif ication and Application of Chitin and ChitosanXIE Changzhi ,WAN G Jing ,L IU J unlong(School of Chemistry Engineering &Material ,Dalian Institute of Light Industry ,Dalian 116034)Abstract Chitin ,chitosan and their ramifications are nature macromolecules.With the investigation ,theircontents and applications are broad.The article summarizes the structures ,properties ,chemical modifications ,blend 2ing modifications ,applications of the chitin and chitosan 1K ey w ords chitin ,chitosan ,chemical modification ,blending modification ,application0 前言甲壳素(chitin )学名为:β2(1,4)222乙酰氨基222脱氧2D 2葡萄糖,为白色或灰白色无定型、半透明固体[1],广泛存在于海洋甲壳动物外壳、软体动物内骨骼、昆虫翅膀、菌类及藻类细胞壁内[2]。
2024年甲壳素市场发展现状
2024年甲壳素市场发展现状1. 市场背景甲壳素是一种由甲壳纤维素提取的天然纤维素材料,具有优异的机械性能和环境友好的特点。
由于其广泛的应用价值,甲壳素市场正迅速发展。
2. 市场规模根据市场研究数据显示,甲壳素市场规模不断扩大。
目前,甲壳素在纺织、建筑、制药、食品等行业的应用广泛,市场需求持续增长。
3. 市场驱动因素甲壳素市场发展的驱动因素如下:3.1 环保意识提升随着全球对环境保护意识的提高,对可再生资源的需求逐渐增加。
甲壳素作为一种天然纤维素材料,不产生污染,能有效减少对传统纤维素材料的依赖,因此受到越来越多的关注。
3.2 材料性能优异甲壳素具有优异的机械性能,如高强度、耐磨性和抗腐蚀性等。
这些特点使得甲壳素在一些特殊领域的应用得到了推广,进一步推动了市场的发展。
3.3 应用领域多样化甲壳素在纺织、建筑、制药、食品等多个领域具有广泛的应用。
随着技术的不断进步,人们对甲壳素的新型应用不断探索,这进一步拓展了市场需求。
4. 市场挑战甲壳素市场虽然发展迅速,但也面临一些挑战:4.1 供应链不稳定甲壳素的生产需要大量甲壳纤维素,但甲壳纤维素的来源有限。
目前,只有少数地区能够稳定生产甲壳纤维素,供应链不够稳定成为市场发展的限制因素。
4.2 技术瓶颈尽管甲壳素在一些领域取得了突破性的应用,但在其他领域仍存在一些技术难题,例如甲壳素的加工性能仍有待提高。
这些技术瓶颈限制了甲壳素市场的发展速度。
5. 市场前景尽管面临挑战,甲壳素市场依旧具有广阔的前景:5.1 新型应用的不断涌现随着科技进步和需求变化,新型应用领域将不断涌现。
例如,甲壳素在医疗领域的应用前景广阔,具有生物可降解性和抗菌性能。
5.2 技术发展的推动随着技术不断进步,甲壳素的生产和加工技术将得到改善,使其在更广泛的领域发挥作用。
同时,技术进步也将加速降低甲壳素生产的成本,进一步促进市场的发展。
结论甲壳素市场在环保意识提升、材料性能优异和应用领域多样化的推动下,呈现出良好的发展势头。
甲壳素与壳聚糖
甲壳素和壳聚糖具有调节植物生长、增强植物抗逆性等作用,在农业领域具有潜在的应 用价值。
甲壳素与壳聚糖的未来展望
提高产量与质量
通过优化提取和制备工艺,提高甲壳素和 壳聚糖的产量与质量,以满足市场需求。
A 拓展应用领域
随着研究的深入,甲壳素和壳聚糖 的应用领域将进一步拓展,如在新 材料、新能源等领域的应用探索。
多元化提取
未来将开发出更多元化的提取方法,满足不同来源和性质的甲壳素 与壳聚糖的提取需求。
甲壳素与壳聚糖的应用领域拓展
生物医学领域
随着研究的深入,甲壳素与壳聚 糖在生物医学领域的应用将更加 广泛,如药物载体、组织工程、 生物材料等。
环保领域
由于甲壳素与壳聚糖具有优异的 生物降解性,未来在环保领域的 应用将更加广泛,如污水处理、 土壤修复等。
甲壳素和壳聚糖都具有抗菌、抗 炎、抗肿瘤等生物活性,可应用 于伤口愈合、抗炎治疗、抗肿瘤 药物载体等方面。
04 甲壳素与壳聚糖的未来发 展
甲壳素与壳聚糖的提取技术发展
高效提取
随着科技的不断进步,甲壳素与壳聚糖的提取技术将更加高效, 提高产量和纯度,降低生产成本。
环保提取
在提取过程中,将更加注重环保,减少对环境的污染,开发出更加 环保的提取方法。
循环利用
03
研究甲壳素与壳聚糖的循环利用技术,实现资源的有效利用,
降低生产成本和环境负担。
05 结论
甲壳素与壳聚糖的重要地位
生物医用材料
甲壳素和壳聚糖具有良好的生物相容性和生物降解性,在生物医用材料领域具有广泛的 应用前景,如药物载体、组织工程和创伤敷料等。
环保领域
甲壳素和壳聚糖可降解,对环境友好,可用于环保领域,如污水处理、重金属离子吸附 等。
甲壳素和壳聚糖的化学性质和应用
甲壳素和壳聚糖的化学性质和应用普拉迪普·库马尔·杜塔,乔伊迪普格杜塔和特里帕蒂阿拉哈巴德,莫逖尼赫鲁国家技术研究所,化学系211004。
甲壳素和壳聚糖是相当灵活和有前途的生物材料。
脱乙酰甲壳素和壳聚糖衍生物,更加有用和有趣的生物活性聚合物。
尽管它的生物降解性,它有许多反应性氨基酸侧链基团,其中提供化学修饰,形成了大量的各种有用的衍生物,是市售的可能性或者可以通过接枝反应和离子相互作用。
本研究着眼于当代研究甲壳素和壳聚糖对在各种工业和医学领域的应用。
关键词:甲壳素,生物降解性,壳聚糖,生物材料介绍甲壳素是第二个最普遍的物质,地球上仅次于纤维素和多糖:它是由(1→4)组成的联-2 - 乙酰氨基-2 - 脱氧- - glucose1(D-N-乙酰葡糖胺)(图1)。
它通常被认为是纤维素衍生物,甚至不会发生在生产纤维素的生物中。
它与纤维素结构上是相同的,但它在C-2位置上具有乙酰胺的组(NHCOCH3)。
同样的衍生物甲壳素,壳聚糖线型聚合物(1→4) - 连接的2 - 氨基-2 - 脱氧--D-吡喃葡萄糖,很容易推导出N-脱乙酰化,其特征在于,不同程度上的脱乙酰度,因此它是一个的N-乙酰葡糖胺和葡糖胺的共聚物(图2)。
估计甲壳素每年待产几乎与纤维素一样多。
它已成为极大的研究热点,不仅是一个可利用的资源,也可作为一个新的高功能的生物材料,潜在于各个领域中的最新进展,化学作用是相当显著的。
图1 - 甲壳素结构图2 - 部分脱乙酰甲壳素甲壳素是一种白色,坚硬,无弹性,在含氮多糖中的外骨骼中发现,以及在内部结构的无脊椎动物中发现。
这些天然聚合物表面的一个主要来源在沿海地区。
作为食品工业中获得的甲壳类的壳进行脱乙酰壳多糖的生产,在经济上是可行的,特别是如果它包括恢复类胡萝卜素。
贝壳含有相当数量的虾青素,迄今尚未合成,类胡萝卜素是作为鱼类食品添加剂销售水产养殖,特别是鲑鱼。
印度的平均降落的固体废物分数贝类介乎60,000至8万吨。
甲壳素纤维_百度百科
教授,用温热的稀碱溶液反复处理蘑菇,最后得到一些纤维状的白色残渣,他以为从蘑菇中得到了纤维,并把这种来源于蘑菇的的纤维称之为Fungine,意即真菌纤维素。
1823年.又一位法国科学家A.
Odier从甲壳类昆虫的翅膀中分离出同样的物质,他认为此物质是一种新型的纤维素,使命名为Chitin。1843年,法国的A.
与国外相比,我国开发研制甲壳素纺织品的工作起步较晚。中国是1952年开展甲壳素试验的,先是上海,后来是青岛等沿海城市,1954年发表第一篇实验报告。20世纪90年代是我国甲壳素、壳聚糖研究和开发的全盛时期,到90年代中期,全国有上百家大专院校和科研单位投入到甲壳素的研究和开发中来。
1991年东华大学(原中国纺织大学)研制成功甲壳素医用缝合线,接着又研制成功甲壳胺医用敷料(人造皮肤)并已申请专利。1999年至2000年,东华大学研制开发了甲壳素系列混纺纱线和织物并制成各种保健内衣、裤袜和婴儿用品。2000年在山东潍坊,世界第一家量产纯甲壳素纤维的韩国独资企业投入生产,月产3吨(见图:盈甲壳100纯甲壳素纤维)。除上海之外,北京、江苏、浙江等省市的有关厂家也开发了甲壳素保健内衣或床上用品,并已推向市场。3
甲壳素纤维和壳聚糖纤维的保健功能主要有以下几方面:
(1) 抗菌除臭功能。
(2) 对皮肤的护理功能。
(3) 对过敏性皮肤的辅助治疗功能。
(4) 对环境的保护功能。
(5) 抗静电功能。
甲壳素纤维针织品具有手感柔软亲切、无刺激、高保湿、保温、抑菌除臭功能,对皮肤有很好的养护作用,还有对过敏性皮炎的辅助医疗功能,并符合绿色纺织品标准等优点,是21世纪新一代的保健针织品。
甲壳纤维素:医疗技术新材料
Fiber · Innovation Imagination
和印花向人们展示,虽然过去的工艺也可持续,但与环 境的要求相去甚远。而她攫取生物光源的方式属于资源 节约型方法并且得到成功的验证,她的这个理念受到广泛 的欢迎。
发光材料在生物医学、生物传感、安全、建筑和美 学等领域有着广泛的应用前景。不仅如此,生物发光材料 还能获得紫外线保护和抗菌等多种功能。专家认为,一旦 上述两项技术融合,那么智能穿戴的大多数瓶颈问题均可 获得解决。生物发光与太阳能集热器的材料可促使智能穿
甲壳素潜在的天然本质 无论是螃蟹还是甲虫:许多昆虫和甲壳虫类动物的 壳主要由多糖组成,这类多糖使其翅膀展开时非常灵活有 力。虽然这类动物壳在自然界中丰富且便宜,但到目前为 止,它原可为人类发挥重要作用且可再生的材料却仍被忽 视。今天,这一情况即将发生改变,DITF研究人员开发出 创新方法,使甲壳纤维素作为生物聚合物与天然纤维素完 美蛋白质和矿物质,才能提 取。目前仅从蟹壳中提取出来的纤维素已足够了。 纤维素和壳质素的融合 DITF生物聚合物材料能力中心研究员安吉·奥塔 (Antje Ota)博士为该项目的主要贡献者。他利用甲壳素 与纤维素的结合,以环保的方式制备少量可溶剂,即离子 液体溶剂,旨在加工纤维素和甲壳素。奥塔解释说,这是 人类首次一次性将这类原料加工成纤维。 离子液体在100摄氏度内的温度下能溶解许多聚合 物,包括甲壳素的长链多糖。在DITF研究过程中,他们发
2021年 6月 中国纤检 115
戴如虎添翼,应用更宽更广,甚至直接服务于日常电子产 品。若这样,人类的智能穿戴将获得全方位的提升,为人 类造福不再是梦想。
(据美国《纺织创新》和高级纺织资源网 https:// /solar-collector-for-energygenerating-clothing/https:///solar-collector-for-energy-generating-clothing/https:///2020/10/26/biobased-products-can-produce-luminescent-textiles/近期资料)
二十一世纪医药领域新材料:甲壳素
二十一世纪医药领域新材料:甲壳素时间:2009-7-17 14:09:49 作者:来源:浏览:热门关注早在400年前,《本草纲目》中就有螃蟹壳应用的记载,这是甲壳素最早的应用纪录。
1811年,法国H.Braconnot教授最早分离出甲壳素,他用温热的稀碱处理蘑菇,得到一些纤维状的残渣,他以为是纤维素,并命名为Fungine,意思是真菌纤维素。
12年后也就是1823年,另一位法国科学家A.Odier从昆虫的翅鞘中分离出同样的物质,命名为Chitin,即铠甲、信封的意思。
1859年法国C.Rouget第一次分离出壳聚糖,命名为Chitosan。
从发现甲壳素后的一个半世纪,甲壳素的研究进展缓慢。
20世纪下半叶,随着对纤维素、蛋白质和甲壳素及其他糖类等生物大分子的研究,有机化学诞生和发展起来。
甲壳素的研究重心也从欧洲转向日本。
1977年英国Muzzarelli教授发起并主持了第一届甲壳素和壳聚糖国际会议,以后每2年召开一次。
在1991年的会议上,美、欧的医学科技界、营养食品研究机构将其誉为第六要素。
我国于1952年开始研究。
20世纪90年代是研究的全盛时期。
1997年,研究开发课题列入国家科委九五攻关计划,归属863计划。
2000年前后酶法生产壳寡糖的方法被攻克。
近年来,我公司研究人员对甲壳素及其衍生物进行了深入研究,提供了许多有价值的资料,展示了它广阔的应用前景。
本文对甲壳素在医药上的应用做一简介,以利于这一资源的开发和利用。
下面就甲壳素及衍生物的生物功能及其临床应用综述如下:甲壳素及几丁聚糖的许多临床医学应用不仅仅是依据其独特的理化性质、无毒性、生物可降解性以及良好的生物相容性,更重要的是基于其优异的生物学功能。
为全面了解认识其生物学功能,国内外做了大量基础研究,我们在此基础上也做了许多实验研究。
在此,仅以其重要的五大功能,即:对机体细胞生长的调节作用、抑制微生物生长的作用、对凝血功能的调节作用、促进创面愈合作用以及吸附作用逐一予以阐述。
甲壳素及其衍生物在医药领域中的应用
综述甲壳素及其衍生物在医药领域中的应用白求恩国际和平医院程志杜娜!(石家庄050082)关键词甲壳素;壳聚糖;衍生物;医药领域中图分类号:R 284.2文献标识码:A文章编号:1007-5615(2004)03-0040-04甲壳素又名甲壳质、几丁质,是来自甲壳类动物的天然高分子材料,是唯一商品化的碱性多糖。
其化学名称为(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-!-D -葡聚糖,是一种线性生物聚合体。
甲壳素不溶于水,也不溶于酸碱水溶液,化学性质相当稳定,由于其分子中乙酰胺基的存在,分子间形成很强的氢链,降低了其应用范围。
甲壳素的主要衍生物是甲壳素脱除乙酰基后的产物—脱乙酰甲壳素,又名壳聚糖或可溶性壳聚糖,其溶解性大大改善,应用范围更广泛。
甲壳素和壳聚糖不与体内组织产生异物反应,在体内被溶菌酶降解为对人体无毒的N —乙酰氨基葡萄糖和氨基葡萄糖[1]。
因其无毒,具有良好的生物相容性和可降解性,在医药领域有相当高的应用价值。
笔者就国内外文献中甲壳素及其衍生物在医药领域中的应用综述如下。
1甲壳素及其衍生物的性能及特点甲壳素为内含结晶型结构的类白色无定性粉末,约270C 时分解,几乎不溶于水、稀/浓碱、乙醇及其它有机溶剂,可溶于浓盐酸、硫酸、78%~97%磷酸及无水甲酸。
采用不同原料和不同方法制备的甲壳素,其溶解度、分子量、乙酰基值和比旋光度等均有差别。
壳聚糖为阳离子聚合物,约185C 分解,不溶于普通有机溶剂,在碱液中稳定,有很强的亲水性,可在稀盐酸、稀醋酸溶液中膨胀形成凝胶,依此特性可制成各种缓释和控制制剂。
因制备工艺和需求的不同,脱乙酰度由60%~90%不等。
脱乙酰度和平均分子量是它的两个主要性能指标。
根据产品和黏度的不同又可分为高黏度、中黏度和低黏度3种不同的类型。
壳聚糖容易成膜,将壳聚糖浇注成有柔性的无色透明膜时,此膜具有良好的黏附性、通透性及一定的抗拉强度,若与聚乙烯醇混合制膜时,抗拉强度还可以大大提高。
甲壳素纤维
一、甲壳素及甲壳素纤维的概况
二、甲壳素的制备 三、甲壳素纤维的性能及其制备
四、甲壳素纤维的应用及发展趋势
1、1 甲壳素及甲壳素纤维
甲壳素(chitin)又称甲壳质、几丁质,它的 主链结构类似于纤维素。广泛存在于昆虫 类、水生虾、蟹甲壳类和菌类、藻类的细 胞壁中,是一种蕴藏量仅次于纤维素的极 其丰富的大然聚合物和可再生资源,也是 除蛋白质以外数量最大的含氮大然有机化 合物。 甲壳素纤维是一种具有良好环保和服用性 能的绿色纤维,其原料来源于虾、蟹、昆虫 等甲壳动物,是一种可再生的自然资源。
4.1.3 、食品工业 可用作食品增稠剂、防腐剂、 减肥食品添加剂、肠道有益菌生长 活性剂、机体免疫增强食品和水果 保鲜剂及果汁、啤酒、饮料的澄清 剂等。 4.1.4 、纺织印染业 用于制作抗菌防臭纤维、服用 纺织品、床上用品、装饰用品、印 染固色剂、粘合剂、涂料印花成膜 剂、上浆剂、抗静电剂等。 4.1.5 、农业 用于家禽饲料添加剂、透气地 膜、农药缓释包覆材料、生物杀虫 剂、土壤改良剂、农作物增产剂等维的发展趋势
4.1、甲壳素纤维的应用
• 甲壳素具有良好的物理化学性质:能拉丝、 成膜、制粒 ,能通过化学改性提高物理化学性 能 ,能和(多种物质 如胆固醇、脂肪、金属离子、 蛋白质、肿瘤)细胞等 结合 ,无毒 ,具有生物相 容性 ,因此 ,甲壳素纤维以其优异的性能 ,得到 世界各国的广泛关注。目前甲壳素纤维已实现 批量生产 ,主要应用在以下几个方面。
3.2、甲壳素纤维的制备
3.2.1、甲壳素纤维的制备方法
将甲壳素纺制成甲壳素纤维的方法很多 , 下面简要介绍3 种。 方法1:日本木船泓尔提出的方法是将甲壳 素在室温下溶解 ,溶剂采用含有氯化锂的二甲 基乙酰胺溶液 ,其比例为 m(LiCl )∶ m (DMAC )=1∶20。甲壳素质量分数为 3 %,经过 滤脱泡后即得透明粘稠的纺丝液。纺丝凝固浴 用异丙醇 ,凝固后的纤维用无离子水充分洗净, 干燥后即得甲壳素纤维。
甲壳素壳聚糖的概况
甲壳素/壳聚糖的概况1.1 甲壳素/壳聚糖概况甲壳素是人类继发现淀粉、纤维素之后在地球上发现的第三大生物资源。
随着科技的发展和人们环保意识的增强,生物资源的利用越来越受到人们的重视。
在自然界中每年甲壳素生成量为100 亿吨。
其中每年海洋生物的生成量在10亿吨以上;虾蟹壳中的甲壳质占20%左右,昆虫外壳、蘑菇、贝类、藻类、软骨动物及真菌细胞壁中也广泛存在甲壳质。
从事生物化学研究的学者认为,21世纪糖类化学的研究主要内容是甲壳素,对甲壳素及其衍生物的研究和应用开发应引起足够的重视。
甲壳素来源于生物体结构物质,与人体细胞有很强的亲和性,可被体内的酶分解而吸收,对人体无毒性和副作用。
加上良好的吸湿性、纺丝性和成膜性,因而广泛地被开发应用,成为优良的生物医学、药学材料。
甲壳素(Chitin)也叫甲壳质、几丁质、壳多糖、壳蛋白、甲壳胺等,于1811年被法国科学家布拉克诺(H.Braconnot) 首先从蘑菇中提取到一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体,把它命名为Fungine(蕈素)意为真菌纤维素。
1823年法国科学家欧吉尔(A.Odier)从甲壳昆虫的翅鞘中分离提取了这种物质,并命名为chitoin(几丁质),chitoin希腊语原意为“外壳”、“信封”的意思。
1859年C.Rouget将甲壳素用浓碱处理,得到了脱乙酸化的甲壳素,即变性甲壳素。
1894年F.Hoppe-Seiler将变性的甲壳素命名为壳聚糖(Chitosan)。
一百多年来,由于对甲壳素的化学结构和组成难以确定,限制了它的应用。
1977年4月—在美国波士顿召开了第一届甲壳质国际学术研讨会,人类开发利用壳糖糖的伟大行动正式拉开序幕。
壳聚糖学名聚氨基葡萄糖,又名可溶性甲壳质,即可溶性甲壳素,或甲壳胺,商品名Flonac,由蟹、虾等水产加工废弃物提取精制甲壳素后经过脱乙酰基而制取。
壳聚糖,在自然界中的含量十分丰富,其贮量仅次于纤维素的第二大天然聚合物,在许多方面有着广泛的用途。
甲壳素
甲壳素 Chitin[摘要] 甲壳素在甲壳素酶的作用下或用其它化学方法可产生一系列甲壳素的衍生物, 无毒、无害, 具有良好的组织相容性、生物可降解性、可再生性等, 对生物机体是相对安全的。
本文讲述了甲壳素的结构和其性质,还有甲壳素在医药领域、农业等领域的应用。
还有现在所面临的一些问题。
[Abstract] Chitin on chitinase or other chemical methods can produce a series of chitin derivatives, non-toxic, harmless, with good organization compatibility, biodegradability, renewability, is relatively safe to organism. This paper describes the structure and properties of chitin and chitin in the field of medicine, agriculture and other fields. And some of the problems that are now. [关键字] 甲壳素性质制备应用发展一、甲壳素的结构和化学性质1.结构甲壳素又名甲壳质,是聚乙酰胺基葡萄糖即聚(1,4)-2-乙酰胺基-2-脱氧-β-D-葡萄糖,其化学结构和纤维素类似(如图1),其分子结构是由2-乙酰氨基-2-脱氧-D-吡喃葡萄聚糖和2-氨基-2-脱氧-D-吡喃葡萄聚糖以β-1,4糖苷键连接而成的二元线型聚合物,是自然界唯一大量存在的碱性阳离子聚多糖。
甲壳素几乎是以小片状或粉状存在,由于分子内、分子间极强的氢键作用,甲壳素呈紧密的晶态结构,只溶于吡咯烷酮-LiCl,六氟异丙酮等少数有机溶剂。
难溶于水、稀无机酸碱和其他一般有机溶剂甲壳素是自然界生物合成量仅次于纤维素的天然高分子。
几丁质——精选推荐
⼏丁质简介收起⼏丁质⼜名甲壳素、甲壳质,其有效成分是⼏丁聚糖(壳聚糖)。
在⾃然界中,⼏丁质存在于低等植物菌类、藻类的细胞,节肢动物虾、蟹、昆⾍的外壳,⾼等植物的细胞壁等,是除纤维素以外的⼜⼀重要多糖。
因⼏丁质的化学结构和植物纤维素⾮常相似,故⼏丁质⼜称做动物性纤维。
值得⼀提的是,节肢动物的外壳中有35%的蛋⽩质、30%的钙和⽆机盐、剩下的就是35%甲壳质。
在提取⼏丁质的加⼯⼯艺中,需要经过酸液及碱液的处理才能得到⼏丁质,⽽后再经脱⼄酰化的处理才能得到具有⽣理活性的⼏丁聚糖(壳聚糖)。
因此可以说,⼏丁质脱⼄酰化的程度越⾼,其有效成分的浓度就越⾼,相对⽽⾔对⼈体的⽣理功能也就越强。
组成收起⼀般由虾蟹壳提炼的⼏丁质,约含有 15% 的胺基(-NH2)与 85% 的⼄酰基(-COCH3)。
结构为β-聚- N-⼄酰葡糖胺。
这种物质含碳⽔化合物和氨,性柔软,有弹性,与钙盐混杂则硬化,形成节肢动物的外⾻骼。
⼏丁质不溶于⽔、酒精、弱酸和弱碱等液体,有保护功能,但可溶于浓盐酸、硝酸、硫酸。
在强碱作⽤下分解成脱⼄酰⼏丁质和⼄酸,脱⼄酰⼏丁质进⼀步在浓盐酸的作⽤下则⽔解成葡糖胺和⼄酸。
另外,⼏丁质脱⼄酰化的程度越⾼,发挥的⽣理效应也越强,当脱⼄酰度达到90%以上时,在⼈体中的利⽤率会越⾼。
国际医学营养⾷品学会将这种物质命名为除糖、蛋⽩质、脂肪、维⽣素、矿物质、⽔和纤维素七⼤⽣命要素后的第⼋⼤⽣命要素,越来越受到⼴泛关注。
抗癌特性收起⼏丁质能够利⽤机体⾃⾝的免疫⼒去战胜体内种种致病因⼦,抑制肿瘤⾎管内⽪细胞的⽣成,使癌肿的⽑细⾎管不能加长,癌肿不能向周围组织浸润或转移,抑制癌细胞毒素,活化能杀死癌细胞的淋巴细胞、抑制癌细胞转移。
在⼈体内⼏丁质通过直接活化巨噬细胞、⾃然杀伤细胞(NK细胞)、攻击肿瘤细胞(LAK细胞)、B淋巴细胞、T淋巴细胞的活性,增强机体免疫监视功能,消除体内有毒有害因⼦,因⽽成为众多癌症患者的良友。
⼏丁质还可通过其带正电荷碱性氨基,帮助降低⾎压、⾎脂、⾎糖,具有强化肝功能,调节神经和内分泌系统,促进体内微量元素的代谢等功效。
甲壳素的九大功效
甲壳素的九大功效我是一只螃蟹,我天不怕地不怕,向来横行天下!我想成为一只人人皆知的名蟹,但它们都说我痴心妄想!可是你要知道即使一只螃蟹也是有梦想的呀。
只要有梦想,就有希望!终于在第22届全国肿瘤防治宣传周,我非常荣幸的为抗癌代言,我成了一只名蟹!看着我那美丽又可爱的照片被四处传播,我不禁泪流满面,仰天长叹:梦想终于实现了!我是一只螃蟹,我再也不仅仅是餐桌上的美味了,还能帮助人类抗癌!从我身上提取的神奇元素——壳寡糖,具有强大的防癌、抗癌功效。
我能杜绝癌细胞的养分供应,使其分裂减少,制约癌细胞的分裂;我能减少癌细胞代谢产生的酸性废弃物,从另一方面改善癌细胞周围的酸性环境,创造一个癌细胞很难生存和分裂转移的环境条件;我能减少癌细胞向周围释放的各种酶 (溶脂酶、水解酶、蛋白酶等),减少因各种酶对周围健康细胞的催化;我能起到配合化疗、改善病症、减轻痛苦、延长生命的作用。
看着那些因我们蟹类而慢慢健康起来的生命,我深感欣慰,也许这就是名蟹的责任和担当吧。
人体的五大要素,蛋白质、糖、脂肪、维生素、矿物质。
随人类医学和生命科学的发展,科学家们又发现了对人体不可缺少的第六生命要素——甲壳素,医学名称《几丁聚糖》。
全面的,全方位的,调节人体的功能。
心脑血管疾病,糖尿病,骨关节疾病,器官功能失调,不可缺少的物质。
宇宙中唯一带正电荷的阳离子动物纤维素,人类不可缺少的第六生命要素——甲壳素。
'几丁聚糖'(甲壳素)是从蟹、虾壳中应用遗传基因工程提取的动物性高分子纤维素,被科学界誉之为'第六生命要素'。
因此被欧美中日政府认定为机能性保健食品。
在灵芝、冬虫夏草等植物中也含有微量'几丁聚糖',但含量只在2%-7%之间。
'几丁聚糖'(甲壳素)是宇宙中唯一带正电的阳性食物纤维。
它是一种动物性的纤维素,广泛的存在于大自然当中的,比如说甲壳类动物的表皮,昆虫类动物的外壳,以及菌类的细胞壁当中。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
几丁质及其衍生物对凝血机制的影响表现在两个方面:一是很早就发现几丁质本身具有止血作用;二是几丁质的某些衍生物具有抗凝血功能,取决于其化学结构和分子量。
止血作用,Klokkevold等通过实验直观地观察到几丁聚糖的止血活性。他们给兔舌的两侧作切口,一侧以几丁聚糖治疗,另一侧为无几丁聚糖治疗的对照组。结果发现,接受几丁聚糖治疗的兔舌切口的止血功能得到提高,其出血时间比对照组缩短32%;用血小板功能拮抗剂epoprostenol制成兔血小板功能障碍模型,作舌侧切口后应用几丁聚糖治疗组,与对照组相比出血时间缩短56%;进一步用肝素破坏兔正常的3倍,出血时间也延长时间比对照组缩短43%,从而能使肝素化动物模型的舌切口的出血时间恢复到正常的范围,可见几丁聚糖的止血活性是相当强的。
二十一世纪医药领域新材料:甲壳素
时间:2009-7-17 14:09:49 作者: 来源: 浏览:热门关注
早在400年前,《本草纲目》中就有螃蟹壳应用的记载,这是甲壳素最早的应用纪录。
1811年,法国H.Braconnot教授最早分离出甲壳素,他用温热的稀碱处理蘑菇,得到一些纤维状的残渣,他以为是纤维素,并命名为Fungine,意思是真菌纤维素。12年后也就是1823年,另一位法国科学家A.Odier从昆虫的翅鞘中分离出同样的物质,命名为Chitin,即铠甲几丁质及其衍生物对机体细胞生长的调节作用着重表现在两个方面:促进作用和抑制作用。文献报道较多的是几丁聚糖的细胞吸附作用,主要是对红细胞和肿瘤的吸附作用,这直接与其止血、抗肿瘤转移等生物功能有关。对机体细胞的激活作用也许是几丁质及其衍生物最令人感兴趣的一个生物特性,这个特性是使其具有免疫调节、促进创面愈合等作用的主要原因。此外,还表现在对培养细胞生长的影响上。一些研究人员发现,几丁质及其衍生物能激活巨噬细胞、T和B淋巴细胞、NK细胞等,几丁聚糖能诱导一些细胞因子的产生,如IL-1、干扰素、巨噬细胞集落刺激因子、肿瘤坏死因子等的产生,通过这些因子的作用可影响其他一些细胞的功能,如淋巴细胞活性、成纤维细胞功能、内皮细胞的功能等。其中对成纤维细胞功能的作用主要是影响其增殖和胶原合成等。在细胞培养实验中可观察到,含几丁质及其衍生物的培养基可使内皮细胞和上皮细胞的活性有所增加。几丁质及其衍生物对机体细胞的抑制作用,主要是抑制成纤维细胞、肿瘤细胞和平滑肌细胞的生长。
一、甲壳素的生物功能
1、抗菌抗感染
甲壳素及其多种衍生物均具有不同程度的抗感染作用,以甲壳素六聚糖为最强。小分子的脱乙酰甲壳素具有质子化铵,质子化铵与细菌带负电荷的细胞膜作用,吸附和聚沉细菌,同时穿透细胞壁进入细胞内,扰乱细菌的新陈代谢及合成而具有抗菌作用。夏文水、吴焱楠研究认为,相对分子量为1500的脱乙酰甲壳素对大肠杆菌的抑制效果最强,随着分子量增大,则抑菌作用下降。正光华发现,脱乙酰甲壳素对金黄葡萄球菌、大肠杆菌、小肠结尖耶尔氏菌、鼠伤害沙门氏菌和李斯特单核增生菌,均有较强的抑制作用。中国纺织大学吴清基教授已成功地将甲壳素制成无纺布、流延膜、涂层纱布等多种医用敷料用于临床,其中甲壳素与醋酸制成的无纺布透气透水性能极佳,用于大面积烧伤烫伤,抗感染和促进伤口愈合效果很好。目前上海市每年可生产甲壳素医用材料约100吨。
社会。
5、吸附作用
几丁聚糖及其衍生物作为吸附剂,在生物学、临床医学中的应用近年来越来越受到广泛重视。基于几丁聚糖独特的分子结构以及分子中大量存在的羟基、氨基等活性基团,行施着强力的吸附作用。实验表明,吸附有化学吸附和物理吸附,吸附能力的强弱受环境条件,如温度、PH、离子强度以及其本身的形状,如粉末、多孔状等因素的影响,但目前人们已能较好地掌握并运用。如对金属离子的吸附,掌握其螯合作用条件,不仅能很好地富集所需的金属离子,而且能在临床医学中,为解救重金属离子中毒发挥十分重要的作用。又如,几丁聚糖能吸附胆固醇、胆红素、脂蛋白,不仅参与其调节并能获得控制以致降低了冠心病的发病,使动脉粥样硬化指数显著降低。再如,几丁聚糖藉其吸附作用机制能有效地吸附氨基酸、蛋白质、核酸以及酶类,并在蛋白质纯化、酶的固体,类毒素的清除方面取得了明显有效和结果。
创面愈合,就是恢复活组织的连续性,是有关类型细胞对损伤的一种整体性反应。其过程包括:血小板聚集、血液凝固、纤维蛋白形成、炎性反应发生、基质变化、内皮细胞及毛细血管增殖和表面覆盖。某些类型细胞再生,可变的收缩和再塑形,直到受损组织表面,被胶原等所覆盖,愈合过程才算完成。对愈合过程中任何一个环节发生影响,也就能影响到整个愈合的过程。
4、促进创面愈合作用
创面或伤口快速、有效的愈合,对于所有病人无疑都是非常重要的。那些创面愈合能力低下或者因创面不迅速愈合就会有很高并发症发生率的病人,如糖尿病、接受激素消费治疗、压疮、大面积或严重组织损伤、烧伤等病人,若创面不能很快愈合则情况更为严重,甚至是致命的,应想方设法寻求创面尽快愈合。如何促使创面快速、有效地愈合,一直是医学界不懈探索的领域和方向之一。
正常的凝血过程就是纤维蛋白质在一系列凝血因子的作用下转化为纤维蛋白,线状的纤维蛋白纵横交错并将血细胞网织其间,便形成了正常的纤维蛋白凝血块。将人的血液肝素化后,肝素会抑制血清中的纤维蛋白原转化为纤维蛋白,而使血细胞不能凝集,导致凝血障碍。几丁聚糖(1g/L)能介导肝素化人血凝固,产生凝血块。与正常纤维蛋白血凝块中具有干净而光滑的表面的红细胞相比,此凝血块中的红细胞膜表面有片状物吸附,并有非纤维蛋白线状物存在,这些物质也能导致红细胞的凝集。此外,以几丁聚糖制成的纤维海绵对红细胞也有明显的吸附作用。
在几丁聚糖介导的凝血块中,可见到红细胞膜表面有明显的几丁聚糖包被,还能观察到明显的红细胞变形现象,这种红细胞变形现象在应用抗-A或抗-B血清凝集红细胞时也非常普遍。红细胞经过洗涤后与几丁聚糖反应仍能生成凝血块,这就进一步说明了排除其他因素几丁聚糖也能直接促使红细胞发生凝集。所有这些都表明,几丁聚糖对红细胞有明显而直接的吸附作用和凝集作用。
早在20世纪初,人们已经注意到不同动物来源的软骨组织都具有强大的加速创面愈合的作用,并开始进行研究。到60~70年代,许多学者发现不同软骨组织所具有的促进创面愈合活性作用强弱在于其葡糖胺浓度高低。因为葡糖胺是几丁质的主要成分,也因为软件包骨组织的来源并不算很丰富,这些学者转达而将几丁质作为创面愈合的促进剂。研究发现,几丁质及其衍生物具有止血、止痛、抑制微生物生长等作用,这些作用对于创面愈合都有积极意义,而其对巨噬细胞、成纤维细胞等的调节作用是可能的作用机制。现在几丁质及其衍生物具有促进创面愈合作用已被众多学者的研究所证明。Yano等的研究也证明,几丁质能加速鼠皮肤伤口愈合,且伤口的抗张强度增加。几丁质及其衍生物所具有的促进创面愈合作用已在临床得到应用,在日本和欧洲等国已有其不同的制品如绷带和人工皮上市,并服务于
二、甲壳素在制药上的应用
1、药物制剂方面
含甲壳素60%的片剂可按零级动力学释放药物有效成分,并完全符合药典规定的崩解要求。沢柳等将甲壳素与乳糖、盐酸心得安混合后直接压片,井上等将难容于水的泼尼松与脱乙酰甲壳素混合后直接压片,溶出实验均证明其在胃液中呈零级释放。川岛等用湿法制备甲壳素与阿司匹林颗粒,干燥后压片,此片剂在人造胃液或肠液中均呈缓释性,释放速度与甲壳素的浓度有关。
2、在发酵及酶工程领域
Weir等1993年成功地将难以与发酵液分离的酵母用脱乙酰甲壳素进行了分离。青岛海洋大学刘万顺等将脱乙酰甲壳素作为絮凝剂用于谷氨酸发酵液菌体絮凝技术
5、吸附作用
几丁聚糖及其衍生物作为吸附剂,在生物学、临床医学中的应用近年来越来越受到广泛重视。基于几丁聚糖独特的分子结构以及分子中大量存在的羟基、氨基等活性基团,行施着强力的吸附作用。实验表明,吸附有化学吸附和物理吸附,吸附能力的强弱受环境条件,如温度、PH、离子强度以及其本身的形状,如粉末、多孔状等因素的影响,但目前人们已能较好地掌握并运用。如对金属离子的吸附,掌握其螯合作用条件,不仅能很好地富集所需的金属离子,而且能在临床医学中,为解救重金属离子中毒发挥十分重要的作用。又如,几丁聚糖能吸附胆固醇、胆红素、脂蛋白,不仅参与其调节并能获得控制以致降低了冠心病的发病,使动脉粥样硬化指数显著降低。再如,几丁聚糖藉其吸附作用机制能有效地吸附氨基酸、蛋白质、核酸以及酶类,并在蛋白质纯化、酶的固体,类毒素的清除方面取得了明显有效和结果。
1859年法国C.Rouget第一次分离出壳聚糖,命名为Chitosan。
从发现甲壳素后的一个半世纪,甲壳素的研究进展缓慢。20世纪下半叶,随着对纤维素、蛋白质和甲壳素及其他糖类等生物大分子的研究,有机化学诞生和发展起来。甲壳素的研究重心也从欧洲转向日本。
1977年英国Muzzarelli教授发起并主持了第一届甲壳素和壳聚糖国际会议,以后每2年召开一次。在1991年的会议上,美、欧的医学科技界、营养食品研究机构将其誉为第六要素。
下面就甲壳素及衍生物的生物功能及其临床应用综述如下:
甲壳素及几丁聚糖的许多临床医学应用不仅仅是依据其独特的理化性质、无毒性、生物可降解性以及良好的生物相容性,更重要的是基于其优异的生物学功能。为全面了解认识其生物学功能,国内外做了大量基础研究,我们在此基础上也做了许多实验研究。在此,仅以其重要的五大功能,即:对机体细胞生长的调节作用、抑制微生物生长的作用、对凝血功能的调节作用、促进创面愈合作用以及吸附作用逐一予以阐述。值得着重指出的是,对机体细胞生长的调节作用不仅对临床某些疾病的治疗发挥巨大作用,而且这几项功能协同作用发挥了较为完整且十分理想的临床治疗效果。总结几年的经验,提出治疗术后组织粘连的理想模式或基本要求:1、能有效地防止组织粘连的形成,但不能影响切口愈合;2、能有效止血;3、能抑制微生物生长;4、不影响细胞及细胞的正常功能;5、无毒性、不致敏、生物相容性好。显然某一种物质能同时满足上述几项要求是十分困难的,但是几丁聚糖却以其独特的生物学功能,较为完整地适应上述要求,即:几丁聚糖能抑制成纤维细胞的生长,从粘连的源头之一发挥作用,又能有效地调节止血功能,从粘连的源头之二予以控制。同时,它在防止术后组织粘连的过程中,不仅促进上皮细胞生长,还能促进伤口愈合,提高愈合质量。作为一种生物医用材料,经过检测及几十年实践均已证实是十分安全的。因此,当今临床医学上防止术后组织粘连方面,几丁聚糖以其完整的多功能协同作用,理所当然成为首选。下面本文就从抗菌抗感染、对机体细胞生长的调节作用、对凝血功能的调节作用、促进创面愈合作用以及吸附作用这五个方面予以阐述。