甲壳质的性质与应用

甲壳质的性质及医药工业上的应用研究

曾标高分子122班17号

（仲恺农业工程学院化学化工学院广东广州514000）

摘要：本文主要介绍了甲壳质的性质、生理作用及其在生物医药领域上的应用，详细的讨论了甲壳质提高机体免疫功能，排毒解毒功能，对病原生物体的抑制作用和遏制自由基对机体的损伤的四种生理作用，还介绍了甲壳质在生物医药领域上的应用，如可吸收缝合线、医用敷料、人工皮肤、硬组织修复材料、药物控制释放材料、止血海绵和药物载体、检测材料等。

关键词:：甲壳质性质生理作用生物医药的作用

Application Research ofproperties andthe pharmaceutical

industryon thechitin

Zengbiao

(Zhongkai University of Agriculture and Engineering College of Chemical Engineering

Guangdong Guangzhou 514000)

Abstract：This paper mainly introduces the properties, physiological functions of chitin and its application in the biomedical field, a detailed discussion of the chitin and improve immune function, detoxification detoxification function, four kinds of physiological function of injury to the body and contain free radical inhibition of pathogenic organisms, also introduces the application of chitin in the field of biology and medicine on, such as absorbable suture, wound dressing, artificial skin, hard tissue repair materials, drug controlled release materials, hemostatic sponge and drug carrier, testing materials etc.

Keywords：Chitin character physiological role of biological medicine effect

引言：甲壳质是一种天然有机高分子多糖，广泛分布于自然界甲壳纲动物蝦、蟹的甲壳，昆虫的甲壳真菌的细胞壁和植物的细胞壁中，是具有抗癌抑制癌、瘤细胞转移，提高人体免疫力及护肝解毒作用。尤其适用于糖尿病、肝肾病、高血压、肥胖等症，有利于预防癌细胞病变和辅助放化疗治疗肿瘤疾病。

甲壳质,又称甲壳素或几丁质,学名为Chitin，它是自然界中第二丰富的生物聚合物，分布十分广泛。它不仅存在于蟹、虾的外壳中，而且在蘑菇、木耳、藻类、贝壳类、软骨动物(鱿鱼、乌贼)的软骨和表皮中，节肢动物(昆虫)以及真菌类的细胞壁中都广泛存在。经过多年的探索研究，科学家们发现甲壳质中蕴藏具有生理活性的甲壳素物质，它经脱乙酰基后带有宇宙中罕见的正电荷阳离子基团，且呈弱碱性，这对于生物体的健康,尤其是人类的健康具有重要意义。甲壳素被人体吸收后，能捆绑、吸附人体内带负电荷的脂肪、毒素等不良物质，对于降低血脂、活化细胞、增强人体免疫功能等起着重要作用。

1 甲壳质的性质

甲壳素[1]是白色或者灰白色半透明的片状固体, 无味, 相对分子质量因提取方法的差异从数万至数百万不等。甲壳素因晶态结构不同, 存在α、β、γ3种晶型物。由于该多聚糖分子链的强烈的包裹作用和结晶区内较强-OH-O-型和-OH-N-型氢键的作用, 所以其理化性质非常稳定(特别是α型)，溶解性也差，不溶于水、稀酸、稀碱和一般的有机溶剂, 只溶于浓盐酸、硫酸、磷酸、无水甲酸和某些配合物溶剂。但同时主链发生降解，所以限制了其应用。壳聚糖是白色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体, 因原料和制备方法的不同, 相对分子质量也从数十万至数百万不等, 可溶于稀的盐酸、硝酸等无机酸和大多数有机酸, 但不溶于稀的硫酸、磷酸。由于其链中酰胺基和氨基的存在, 又赋予了其特殊的性质。壳聚糖有很好的吸附性、成膜性和通透性、成纤性、吸湿性和保湿性。由甲壳素和壳聚糖分子链结构对比可见N-乙酰基的多寡，对它们的性质具有重大的影响。脱乙酰度、黏度( 可反映平均相对分子质量)、灰分含量和含氮量是衡量壳聚糖质量的主要性能指标。

2 甲壳质的主要生理作用

2.1提高机体免疫功能

日本大学谷冈真三郎报告，高分子量的甲壳质(壳糖胺)可直接活化巨噬细胞；东北药科大学的动物实验也证实有增强细胞免疫[2]作用；实验证实，当壳糖胺浓度达64 mg/L时，能增强淋巴系统中NK细胞活性(自然杀伤细胞，约提高4～5倍)；壳糖胺浓度达96 mg/L时，LAK细胞(淋巴因子激活的杀伤细胞)十分活跃。1990年，户仓清一在进行几丁质-几丁聚糖的免疫活化功能及其调节作用的研究时，发现本品可活化巨噬细胞，同时发现壳糖胺寡糖可促进白细胞介素Ⅰ的产生和白细胞介素Ⅱ的诱导生成，说明壳糖胺能增强细胞免疫和体液免疫。

2.2排毒解毒功能

甲壳质所以能排毒解毒,一个重要原因是因为它具有很强的吸附能力。首先，甲壳质是一种高分子物质，在一定浓度时具有粘性；其次,甲壳质由1 000～3 000个分子组成的直链状化合物，相互缠绕在一起，这种结构使得内部有很多空隙，表面积大，因而由分子间引力表现出来的表面吸收能力也较强；更重要的是甲壳质分子结构中存

在有大量的极性基团羟基(-OH)和氨基(-NH2),所以极性很强，能够以极性吸附的形式吸附许多不带电的极性颗粒，如低密度脂蛋白、胆固醇、甘油酯等,并能将其排除体外。甲壳质(壳聚糖)在胃液中可形成带阳离子集团的聚合物，能够以静电吸附的形式,将带负电荷的离子，如脂肪酸、胆汁酸、乳酸、氯离子等排除体外。甲壳质排毒解毒的第二个机制是它的分子中含有的羟基和氨基可以和金属离子形成螯和物。一些重金属离子如汞、铅、镉等可通过污染的水、食物、空气及皮肤进入人体，若蓄积过量，便会导致疾病，甲壳质通过特异的吸附方式将重金属排除去。甲壳质排毒解毒的第三个机制是它属于纤维素，内服后会有相当数量未被分解停留在肠道内，未被分解的甲壳质相对分子质量大不易吸收，所以吸收了大量水分增加肠内容积，对肠壁产生一定压力，导致肠管蠕动增加而排便，从而促使体内有害物质排除[3]。

2.3对病原生物体的抑制作用

浙江省医学科学院和杭州市第三人民医院在1996年应用壳糖胺对275株临床分离病原体的体外活性测定结果表明：当壳糖胺浓度为6 mg/L时，对金黄色葡萄球菌抑菌率达100%，对白色念珠菌抑菌率达82%；当浓度达10 mg/L时，对大多数革兰氏阴性菌抑菌率达60%～100%。壳糖胺抗革兰氏阳性菌机制是吸附在细胞表面，形成高分子膜，阻止营养物质向胞内运输，从而起到抑菌杀菌作用，浓度越高，形成的膜越致密，抗菌作用越明显。对革兰氏阴性菌杀菌机制为壳糖胺通过渗透作用进入菌体内,吸收带有阴离子的细胞质，发生絮凝作用，扰乱细胞正常功能，从而杀灭细菌，相对分子质量越小，效果越好。

2.4遏制自由基对机体的损伤

为了防止体内过多的自由基堆积，人体内必然会产生一些能消除这些自由基的物质——自由基消除剂，包括酶类消除剂(抗氧化酶)和非酶类消除剂(抗氧化剂)两大类，前者主要有维生素E、维生素C、β-胡萝卜素和还原型谷胱甘肽(GSH)等。后者主要有超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(CSH-Px)等几种。解放军第35医院何德庆等曾对壳糖胺清除自由基及抑制过氧化作用做了动物实验，观察服用壳糖胺后体内超氧化物歧化酶(SOD)的活性明显高于对照组，说明壳糖胺有明显激活与增强体内SOD的效应，因而,在体内会不断发挥清除自由基的功能及抑制过氧化作用。