壳聚糖伤口敷料的研究进展
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Park 等 用 [34~38] 冻 融 和 辐 射 交 联 反 应 将 聚 乙 烯
醇(PVA)、 聚(N- 乙 烯 吡 咯 烷 酮)(PVP)、 聚 乙 烯 二 醇 (PEG) 和 壳 聚 糖 制 成 PVA/PVP/PEG/ 壳 聚 糖 水 凝 胶 ; Choi 等[39]也 用 冻 融 和 辐 射 交 联 反 应 将 聚 乙 烯 醇(PVA)、 聚(N- 乙 烯 吡 咯 烷 酮)(PVP)、 己 烯 二 醇 和壳聚糖制成 PVA/PVP/ 己烯二醇 / 壳聚糖水凝胶。 动物实验表明制得的复合壳聚糖水凝胶对伤口治疗 效 果 和 抗 菌 活 性 得 到 了 明 显 改 善 ; Park 等[40]还 用 冻 融 和 辐 射 交 联 反 应 将 聚 乙 烯 醇(PVA)、 聚(N- 乙 烯吡咯烷酮)(PVP)、和壳聚糖制成 PVA/PVP/ 壳聚 糖水凝胶。并在该壳聚糖水凝胶上面覆盖一层聚氨 酯薄膜, 很好的改善了壳聚糖水凝胶的凝胶化和凝 胶强度, 其水汽蒸发速率也得到了降低。更适用于 伤口的治疗。Alencar 等[41]用相反转技术将聚乙烯 醇(PVA)和壳聚糖乳酸盐(ChL)混合制成水凝胶。向 PVA/ChL 混合膜加载抗感染药物呋喃西林, 该膜对 呋喃西林有缓释作用。血液实验表面, PVA/ChL 混 合膜与血液的相容性比单聚合物的更好, 白鼠体内 实验也证明了这点。 2.3 纤维材料
第 13 卷 第 2 期 Vol.13 No.2
华南热带农业大学学报 JOURNAL OF SOUTH CHINA UNIVERSITY OF TROPICAL un . 2007
壳聚糖伤口敷料的研究进展
王华明 王 江
( 华南热带农业大学基础学院 海南儋州 571737)
壳 聚 糖 对 于 伤 口 的 治 疗 具 有 多 种 优 异 性 能[9],
并且动物实验表明无生物毒性[10], 非常适合作为伤
口敷料的原料。
图 1 壳聚糖的结构示意图
1.2.1 壳聚糖的止痛作用 壳聚糖对伤口疼痛有 很好的舒缓作用。研究表明壳聚糖与伤口接触时能
壳聚糖材料具有生物可降解性和生物相容性, 起到清凉而舒服的润肤作用。
甲 壳 素[chitin,(1,4)-2- 乙 酰 氨 基 -2- 脱 氧 -a-D- 葡聚糖]是普遍存在于虾蟹和昆虫等节肢动 物的外壳中的天然高分子材料。甲壳素是自然界中 仅次于纤维素的第二大生物衍生资源。壳聚糖 [chitosan,(1,4)-2- 氨基 -2- 脱氧 -a-D- 葡聚糖] 是由甲壳素经脱乙酰后得到的一种线性黏多糖, 是 自然界中唯一的碱性多糖, 其结构示意图如图 1。
在诸多领域都有应用。近年来, 壳聚糖在生物材料 1.2.2 壳聚糖有促进伤口愈合及减少疤痕的作用
领域的应用日益引起人们的重视, 在伤口敷料、可 壳聚糖有促进伤口愈合作用 。 [11,12] 用壳聚糖处理伤
第2期
王华明 等:壳聚糖伤口敷料的研究进展
49
口, 可以加速Ⅲ胶原蛋白的分泌从而促进了肉芽组 织和上皮组织的形成。动物实验发现, 壳聚糖作用 于伤口后, 不会产生大的疤痕。因为壳聚糖在伤口 处可以抑制Ⅰ型骨胶原的产生, 并促进了肉芽组织 和上皮组织的形成, 减少伤口的收缩, 从而起到减 小疤痕的作用。 1.2.3 壳聚糖的止血作用 壳聚糖有类似肝素的 结构, 具有抗凝血活性, 可抑制血栓形成。 Okamoto 等[13]对甲壳素 / 壳聚糖作为伤口敷料和伤 口填充物时, 对多原子白血球、纤维原细胞和血管 内皮细胞、血液凝结、其他活性以及疼痛的影响进 行了讨论。壳聚糖有加速止血的作用, 对人和动物 血液中的红血球都有凝聚作用。这是由于壳聚糖分 子链所带的正电荷与细胞表面带负电荷的胞壁酸的 相互吸引而产生粘合作用, 由于壳聚糖与红血球的 粘合作用引起细胞的聚集, 从而促进血液的凝结, 起到止血的作用。 1.2.4 壳聚糖的抗肿瘤活性 研究表明, 肿瘤细 胞表面的负电荷比正常细胞表面更多[14], 壳聚糖结 构上的 -NH2 与酸作用成盐带 正 电 荷 , 能 吸 附 到 肿 瘤细胞表面中和其电荷, 使肿瘤细胞难以从肿瘤组 织上脱离, 从而抑制了肿瘤的转移[15]。也有报道, 壳聚糖可直接抑制肿瘤细胞的增殖[16]。
Wang 等[22]制 得 壳 聚 糖 - 藻 酸 盐 聚 电 解 质 复 合 (PEC) 膜 。 该 膜 对 白 鼠 和 人 的 纤 维 原 细 胞 都 有 很 好 的相容性, 有加速伤口愈合的效果。组织观察表 明, 给药 14 d 后伤口表面有成熟 的 表 皮 和 正 常 厚 度的角化层长成。21 d 后, 生成厚的骨胶原束及成 熟的纤维原细胞。
摘要 综述壳聚糖的水溶性和生物活性, 以及通过壳聚糖制成膜、水凝胶和纤维等形式的伤口敷料方面的研究
进展。
关键词 壳聚糖 伤口敷料 膜 水凝胶 纤维
 Á Á中图分类号R318.08 Q53
医用敷料是一类用于各种创伤、创口表面进行 临时覆盖的医用材料, 它可使创口免遭细菌感染及 其它外来因素的影响, 起到保护创口、创面的作 用。对大面积烧伤病人来说, 感染依然是当前烧伤 死亡的主要原因, 因此寻找理想的创面敷盖物, 尽 早封闭创面, 减少由创面致病菌引起的感染和败血 症, 提高严重烧伤的成活率, 已成为国内外对烧伤 感染防治的主要研究突破方向之一。一个理想的创 面覆盖物应具备良好的机械性能、理化性能和生物 学性能, 还应具备易于制备、消毒灭菌、贮存及价 廉 等 特 点[1~3]。
50
华南热带农业大学学报
第 13 卷
黄治林等[25,26]探讨一种透明型明胶 / 壳聚糖敷 料对新鲜创面的收缩性的影响。以大鼠作动物实 验, 结果发现明胶 / 壳聚糖膜用于新鲜创面时, 具 有延缓收缩的能力。另外还对明胶 / 壳聚糖创伤敷 料作了生物安全性评价, 结果表明, 明胶 / 壳聚糖 生物膜不含致热原、致敏原, 无皮肤刺激反应, 不 引起皮肤过敏反应, 无溶血反应, 生物安全性保证 其可望用于临床。
Chou 等[27]将 具 有 止 血 、 抗 菌 、 防 霉 性 能 的 壳 聚糖 / 海藻酸盐共混膜固定在聚氨酯 -g- 丙稀酸薄 膜表面上。这种双层膜比原有的单层膜更具有充足 的强度, 其吸收液体的能力也明显提高, 是一种很 好的伤口敷料。
Lee 等[28]用壳聚糖和碱性甲壳素按特定的比例 混合制成海绵状伤口敷料 。 当 混 合 比 例 为 0.1∶1 时, 这种混合海绵状伤口敷料有更好的吸水性和抗 张 强 度; Cullen 等[29]将 壳 聚 糖 和 氧 化 再 生 纤 维 素 混合溶液经冷冻干燥制成膜, 这种伤口敷料特别适 用与慢性伤口的治疗。 2.2 水凝胶材料
Mi 等 [23,24]用 干 / 湿 相 反 转 法 (dry/wet phase inversion method) 和 干 / 湿 相 分 离 法 (dry/wet phase separation method)制 得 了 双 层 壳 聚 糖 膜 , 该膜有高密度的表层和海绵状多孔内层, 有很好的 透氧能力、可以控制水蒸气的转移速率和排出伤口 分泌液。向敷料中添加磺胺嘧啶银(AgSD)来抑制伤 口的感染, 该膜对 AgSD 有缓释作用, 可适用于急 性烧伤的治疗。体内和体外抗菌性实验表明, 该膜 对绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌都有很好的抑制作 用, 其中用干 / 湿相分离法制成的膜还能延长抗菌 活性和降低潜在的银毒性。研究结果说明这种混合 了 AgSD 的壳聚糖双层膜对感染伤口的治疗很有效。 虽然壳聚糖具有良好的生理活性, 但由于壳聚糖形 成的膜较脆, 力学性能不好, 往往通过与其它材料 共混改善其力学性能。通过共混的方法也可以把不 同材料的优异性能有效结合, 从而进一步改善伤口 敷料的治疗效果。
水凝胶所特有的柔软性能可以促使其与伤口更 有效接触, 且能为伤口提供一个良好的湿润环境, 对促进伤口愈合有很好的效果。壳聚糖很容易通过 交联反应制成水凝胶。光致交联制备的壳聚糖水凝 胶还可促进伤口愈合和作为生物黏合剂[30]。
Ishihara 等[31]通 过 将 叠 氮 苯 甲 酸 和 乳 糖 酸 与 壳聚糖分子中的氨基缩合反应(产物表示为 Az-CH-LA)后用紫外光照射 60 s 制成水凝胶。将该 水凝胶涂敷在白鼠伤口上 , 用紫外光 照 射 30 s 就 可以达到完全止血效果。将 Az-CH-LA 水溶液涂敷 在白鼠背部较深的切口处, 用紫外光照射 90 s, 该 水凝胶对伤口表面不同蛋白质分子的吸引力可以加 速伤口的密封与治愈。组织实验表明[32], 给药 30 d 后, 水凝胶产生部分降解, 部分水凝胶被巨噬细胞 吞噬, 在水凝胶周围诱发产生了肉芽组织。 Ishihara 等[33]还 在 该 水 凝 胶 加 载 了 纤 维 原 细 胞 生 长因子(EGF-2)及 抗 肿 瘤 试 剂(paclitaxel), 在 白 鼠体内进行了药物缓释实验, 发现该水凝胶是一种 很好的药物载体。
当甲壳素脱乙酰度大于 50% 时就称为壳聚糖。 固态时的壳聚糖是一半晶态的聚合物, 壳聚糖的水 溶性与其平均脱乙酰 度 和 -NH2 大 分 子 主 链 上 的 分 布 有 关 , 实 验 证 明 , [5,6] 壳 聚 糖 可 溶 解 于 pH<6 的 酸性溶液, 且酸溶液中的质子含量至少等于壳聚糖 分子链中 -NH2 的含量。 但 也 有 在 中 性 溶 液 中 制 备 壳聚糖水溶液, Chenite 等[7,8]在 pH 值 7~7.1 的室 温条件下得到壳聚糖水溶液, 但该水溶液在加热到 40 ℃时就会转化为凝胶, 这种溶 液 - 凝 胶 的 转 化 是局部可逆的。 1.2 壳聚糖的生物活性
吸收手术缝合线、缓释药物载体、酶固定、凝血剂 和抗凝血剂, 减肥药, 抗癌药, 眼科材料等领域的 应用都有研究, 甚至有些研究已经商品化。在亚 洲, 日本最早研究甲壳素和壳聚糖, 随后韩国、新 加坡、中国台湾和泰国也进行了深入研究。而近年 来中国逐渐发展成为一个主要研究中心[4]。
1 壳聚糖的水溶性及生物活性 1.1 壳聚糖的水溶性
从结构上看壳聚糖与细菌细胞壁上的肽聚糖有 相似之处, 都是通过 β-1, 4 糖苷键连接的多糖聚 合物, 可被降解成低分子壳寡糖和葡萄糖胺。葡萄 糖可直接被人体利用, 壳寡糖(特别是 6~10 个糖 基)进入体内活化后能杀死癌细胞的淋巴细胞、提 高吞噬细胞系统活性和抑制癌细胞转移等功能来提 高人体免疫力, 具有明显抗肿瘤活性[17]。 1.2.5 壳聚糖的抑菌活性 壳聚糖具有广谱抗菌 活性, 对革兰阳性菌、阴性菌及白色念珠菌均有明 显的抑菌效果[18]。 1.2.6 壳聚糖的其它活性 壳聚糖具有明显的降 血压、降血脂、调节血糖的功能, 并具有一定的减 肥 功 效[17]。 研 究 表 明 高 血 压 、 高 血 脂 、 高 血 糖 分 别 与胆汁酸、Cl- 和胰岛素关系密切。壳聚糖为非离 子型吸附剂 , 通 过 结 构 中 的 -NH2 和 -OH 吸 附 胆 固 醇。其吸附作用随脱乙酰化程度的提高而提高, 且 可调节脂蛋白浓度[19]。
2 壳聚糖伤口敷料的研究 壳聚糖由于具有独特而优异的生物活性, 使其
在伤口敷料方面的研究成为了一个热点。一般可将 壳聚糖伤口敷料制成膜、水凝胶、纤维等形式。 2.1 膜材料
Denkbas 等[20]通过溶剂蒸发结合化学交联技术 制备壳聚糖膜, 并在膜上装载了表皮生长因子 (EGF)。EGF 可 促 进 肉 芽 组 织 的 形 成 , 加 速 伤 口 的 愈合。该膜对 EGF 有缓释作用, 从而提高伤口治疗 的效果。这种装载了 EGF 的壳聚糖膜应用于纤维原 细胞的培养, 研究了 EGF 释放对肉芽组织的形成的 影响, 并检测了影响 EGF 释放的各种因素。如壳聚 糖的分子量、交联度、注射壳聚糖溶液的针孔孔 径、壳聚糖 /EGF 的比例和 pH 值。Denkbas 等[21]还 用交联的方法制备出壳聚糖膜, 在膜上加载了抗生 素诺氟沙星, 认为该膜对抗生素具有很好的缓释作 用。
醇(PVA)、 聚(N- 乙 烯 吡 咯 烷 酮)(PVP)、 聚 乙 烯 二 醇 (PEG) 和 壳 聚 糖 制 成 PVA/PVP/PEG/ 壳 聚 糖 水 凝 胶 ; Choi 等[39]也 用 冻 融 和 辐 射 交 联 反 应 将 聚 乙 烯 醇(PVA)、 聚(N- 乙 烯 吡 咯 烷 酮)(PVP)、 己 烯 二 醇 和壳聚糖制成 PVA/PVP/ 己烯二醇 / 壳聚糖水凝胶。 动物实验表明制得的复合壳聚糖水凝胶对伤口治疗 效 果 和 抗 菌 活 性 得 到 了 明 显 改 善 ; Park 等[40]还 用 冻 融 和 辐 射 交 联 反 应 将 聚 乙 烯 醇(PVA)、 聚(N- 乙 烯吡咯烷酮)(PVP)、和壳聚糖制成 PVA/PVP/ 壳聚 糖水凝胶。并在该壳聚糖水凝胶上面覆盖一层聚氨 酯薄膜, 很好的改善了壳聚糖水凝胶的凝胶化和凝 胶强度, 其水汽蒸发速率也得到了降低。更适用于 伤口的治疗。Alencar 等[41]用相反转技术将聚乙烯 醇(PVA)和壳聚糖乳酸盐(ChL)混合制成水凝胶。向 PVA/ChL 混合膜加载抗感染药物呋喃西林, 该膜对 呋喃西林有缓释作用。血液实验表面, PVA/ChL 混 合膜与血液的相容性比单聚合物的更好, 白鼠体内 实验也证明了这点。 2.3 纤维材料
第 13 卷 第 2 期 Vol.13 No.2
华南热带农业大学学报 JOURNAL OF SOUTH CHINA UNIVERSITY OF TROPICAL un . 2007
壳聚糖伤口敷料的研究进展
王华明 王 江
( 华南热带农业大学基础学院 海南儋州 571737)
壳 聚 糖 对 于 伤 口 的 治 疗 具 有 多 种 优 异 性 能[9],
并且动物实验表明无生物毒性[10], 非常适合作为伤
口敷料的原料。
图 1 壳聚糖的结构示意图
1.2.1 壳聚糖的止痛作用 壳聚糖对伤口疼痛有 很好的舒缓作用。研究表明壳聚糖与伤口接触时能
壳聚糖材料具有生物可降解性和生物相容性, 起到清凉而舒服的润肤作用。
甲 壳 素[chitin,(1,4)-2- 乙 酰 氨 基 -2- 脱 氧 -a-D- 葡聚糖]是普遍存在于虾蟹和昆虫等节肢动 物的外壳中的天然高分子材料。甲壳素是自然界中 仅次于纤维素的第二大生物衍生资源。壳聚糖 [chitosan,(1,4)-2- 氨基 -2- 脱氧 -a-D- 葡聚糖] 是由甲壳素经脱乙酰后得到的一种线性黏多糖, 是 自然界中唯一的碱性多糖, 其结构示意图如图 1。
在诸多领域都有应用。近年来, 壳聚糖在生物材料 1.2.2 壳聚糖有促进伤口愈合及减少疤痕的作用
领域的应用日益引起人们的重视, 在伤口敷料、可 壳聚糖有促进伤口愈合作用 。 [11,12] 用壳聚糖处理伤
第2期
王华明 等:壳聚糖伤口敷料的研究进展
49
口, 可以加速Ⅲ胶原蛋白的分泌从而促进了肉芽组 织和上皮组织的形成。动物实验发现, 壳聚糖作用 于伤口后, 不会产生大的疤痕。因为壳聚糖在伤口 处可以抑制Ⅰ型骨胶原的产生, 并促进了肉芽组织 和上皮组织的形成, 减少伤口的收缩, 从而起到减 小疤痕的作用。 1.2.3 壳聚糖的止血作用 壳聚糖有类似肝素的 结构, 具有抗凝血活性, 可抑制血栓形成。 Okamoto 等[13]对甲壳素 / 壳聚糖作为伤口敷料和伤 口填充物时, 对多原子白血球、纤维原细胞和血管 内皮细胞、血液凝结、其他活性以及疼痛的影响进 行了讨论。壳聚糖有加速止血的作用, 对人和动物 血液中的红血球都有凝聚作用。这是由于壳聚糖分 子链所带的正电荷与细胞表面带负电荷的胞壁酸的 相互吸引而产生粘合作用, 由于壳聚糖与红血球的 粘合作用引起细胞的聚集, 从而促进血液的凝结, 起到止血的作用。 1.2.4 壳聚糖的抗肿瘤活性 研究表明, 肿瘤细 胞表面的负电荷比正常细胞表面更多[14], 壳聚糖结 构上的 -NH2 与酸作用成盐带 正 电 荷 , 能 吸 附 到 肿 瘤细胞表面中和其电荷, 使肿瘤细胞难以从肿瘤组 织上脱离, 从而抑制了肿瘤的转移[15]。也有报道, 壳聚糖可直接抑制肿瘤细胞的增殖[16]。
Wang 等[22]制 得 壳 聚 糖 - 藻 酸 盐 聚 电 解 质 复 合 (PEC) 膜 。 该 膜 对 白 鼠 和 人 的 纤 维 原 细 胞 都 有 很 好 的相容性, 有加速伤口愈合的效果。组织观察表 明, 给药 14 d 后伤口表面有成熟 的 表 皮 和 正 常 厚 度的角化层长成。21 d 后, 生成厚的骨胶原束及成 熟的纤维原细胞。
摘要 综述壳聚糖的水溶性和生物活性, 以及通过壳聚糖制成膜、水凝胶和纤维等形式的伤口敷料方面的研究
进展。
关键词 壳聚糖 伤口敷料 膜 水凝胶 纤维
 Á Á中图分类号R318.08 Q53
医用敷料是一类用于各种创伤、创口表面进行 临时覆盖的医用材料, 它可使创口免遭细菌感染及 其它外来因素的影响, 起到保护创口、创面的作 用。对大面积烧伤病人来说, 感染依然是当前烧伤 死亡的主要原因, 因此寻找理想的创面敷盖物, 尽 早封闭创面, 减少由创面致病菌引起的感染和败血 症, 提高严重烧伤的成活率, 已成为国内外对烧伤 感染防治的主要研究突破方向之一。一个理想的创 面覆盖物应具备良好的机械性能、理化性能和生物 学性能, 还应具备易于制备、消毒灭菌、贮存及价 廉 等 特 点[1~3]。
50
华南热带农业大学学报
第 13 卷
黄治林等[25,26]探讨一种透明型明胶 / 壳聚糖敷 料对新鲜创面的收缩性的影响。以大鼠作动物实 验, 结果发现明胶 / 壳聚糖膜用于新鲜创面时, 具 有延缓收缩的能力。另外还对明胶 / 壳聚糖创伤敷 料作了生物安全性评价, 结果表明, 明胶 / 壳聚糖 生物膜不含致热原、致敏原, 无皮肤刺激反应, 不 引起皮肤过敏反应, 无溶血反应, 生物安全性保证 其可望用于临床。
Chou 等[27]将 具 有 止 血 、 抗 菌 、 防 霉 性 能 的 壳 聚糖 / 海藻酸盐共混膜固定在聚氨酯 -g- 丙稀酸薄 膜表面上。这种双层膜比原有的单层膜更具有充足 的强度, 其吸收液体的能力也明显提高, 是一种很 好的伤口敷料。
Lee 等[28]用壳聚糖和碱性甲壳素按特定的比例 混合制成海绵状伤口敷料 。 当 混 合 比 例 为 0.1∶1 时, 这种混合海绵状伤口敷料有更好的吸水性和抗 张 强 度; Cullen 等[29]将 壳 聚 糖 和 氧 化 再 生 纤 维 素 混合溶液经冷冻干燥制成膜, 这种伤口敷料特别适 用与慢性伤口的治疗。 2.2 水凝胶材料
Mi 等 [23,24]用 干 / 湿 相 反 转 法 (dry/wet phase inversion method) 和 干 / 湿 相 分 离 法 (dry/wet phase separation method)制 得 了 双 层 壳 聚 糖 膜 , 该膜有高密度的表层和海绵状多孔内层, 有很好的 透氧能力、可以控制水蒸气的转移速率和排出伤口 分泌液。向敷料中添加磺胺嘧啶银(AgSD)来抑制伤 口的感染, 该膜对 AgSD 有缓释作用, 可适用于急 性烧伤的治疗。体内和体外抗菌性实验表明, 该膜 对绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌都有很好的抑制作 用, 其中用干 / 湿相分离法制成的膜还能延长抗菌 活性和降低潜在的银毒性。研究结果说明这种混合 了 AgSD 的壳聚糖双层膜对感染伤口的治疗很有效。 虽然壳聚糖具有良好的生理活性, 但由于壳聚糖形 成的膜较脆, 力学性能不好, 往往通过与其它材料 共混改善其力学性能。通过共混的方法也可以把不 同材料的优异性能有效结合, 从而进一步改善伤口 敷料的治疗效果。
水凝胶所特有的柔软性能可以促使其与伤口更 有效接触, 且能为伤口提供一个良好的湿润环境, 对促进伤口愈合有很好的效果。壳聚糖很容易通过 交联反应制成水凝胶。光致交联制备的壳聚糖水凝 胶还可促进伤口愈合和作为生物黏合剂[30]。
Ishihara 等[31]通 过 将 叠 氮 苯 甲 酸 和 乳 糖 酸 与 壳聚糖分子中的氨基缩合反应(产物表示为 Az-CH-LA)后用紫外光照射 60 s 制成水凝胶。将该 水凝胶涂敷在白鼠伤口上 , 用紫外光 照 射 30 s 就 可以达到完全止血效果。将 Az-CH-LA 水溶液涂敷 在白鼠背部较深的切口处, 用紫外光照射 90 s, 该 水凝胶对伤口表面不同蛋白质分子的吸引力可以加 速伤口的密封与治愈。组织实验表明[32], 给药 30 d 后, 水凝胶产生部分降解, 部分水凝胶被巨噬细胞 吞噬, 在水凝胶周围诱发产生了肉芽组织。 Ishihara 等[33]还 在 该 水 凝 胶 加 载 了 纤 维 原 细 胞 生 长因子(EGF-2)及 抗 肿 瘤 试 剂(paclitaxel), 在 白 鼠体内进行了药物缓释实验, 发现该水凝胶是一种 很好的药物载体。
当甲壳素脱乙酰度大于 50% 时就称为壳聚糖。 固态时的壳聚糖是一半晶态的聚合物, 壳聚糖的水 溶性与其平均脱乙酰 度 和 -NH2 大 分 子 主 链 上 的 分 布 有 关 , 实 验 证 明 , [5,6] 壳 聚 糖 可 溶 解 于 pH<6 的 酸性溶液, 且酸溶液中的质子含量至少等于壳聚糖 分子链中 -NH2 的含量。 但 也 有 在 中 性 溶 液 中 制 备 壳聚糖水溶液, Chenite 等[7,8]在 pH 值 7~7.1 的室 温条件下得到壳聚糖水溶液, 但该水溶液在加热到 40 ℃时就会转化为凝胶, 这种溶 液 - 凝 胶 的 转 化 是局部可逆的。 1.2 壳聚糖的生物活性
吸收手术缝合线、缓释药物载体、酶固定、凝血剂 和抗凝血剂, 减肥药, 抗癌药, 眼科材料等领域的 应用都有研究, 甚至有些研究已经商品化。在亚 洲, 日本最早研究甲壳素和壳聚糖, 随后韩国、新 加坡、中国台湾和泰国也进行了深入研究。而近年 来中国逐渐发展成为一个主要研究中心[4]。
1 壳聚糖的水溶性及生物活性 1.1 壳聚糖的水溶性
从结构上看壳聚糖与细菌细胞壁上的肽聚糖有 相似之处, 都是通过 β-1, 4 糖苷键连接的多糖聚 合物, 可被降解成低分子壳寡糖和葡萄糖胺。葡萄 糖可直接被人体利用, 壳寡糖(特别是 6~10 个糖 基)进入体内活化后能杀死癌细胞的淋巴细胞、提 高吞噬细胞系统活性和抑制癌细胞转移等功能来提 高人体免疫力, 具有明显抗肿瘤活性[17]。 1.2.5 壳聚糖的抑菌活性 壳聚糖具有广谱抗菌 活性, 对革兰阳性菌、阴性菌及白色念珠菌均有明 显的抑菌效果[18]。 1.2.6 壳聚糖的其它活性 壳聚糖具有明显的降 血压、降血脂、调节血糖的功能, 并具有一定的减 肥 功 效[17]。 研 究 表 明 高 血 压 、 高 血 脂 、 高 血 糖 分 别 与胆汁酸、Cl- 和胰岛素关系密切。壳聚糖为非离 子型吸附剂 , 通 过 结 构 中 的 -NH2 和 -OH 吸 附 胆 固 醇。其吸附作用随脱乙酰化程度的提高而提高, 且 可调节脂蛋白浓度[19]。
2 壳聚糖伤口敷料的研究 壳聚糖由于具有独特而优异的生物活性, 使其
在伤口敷料方面的研究成为了一个热点。一般可将 壳聚糖伤口敷料制成膜、水凝胶、纤维等形式。 2.1 膜材料
Denkbas 等[20]通过溶剂蒸发结合化学交联技术 制备壳聚糖膜, 并在膜上装载了表皮生长因子 (EGF)。EGF 可 促 进 肉 芽 组 织 的 形 成 , 加 速 伤 口 的 愈合。该膜对 EGF 有缓释作用, 从而提高伤口治疗 的效果。这种装载了 EGF 的壳聚糖膜应用于纤维原 细胞的培养, 研究了 EGF 释放对肉芽组织的形成的 影响, 并检测了影响 EGF 释放的各种因素。如壳聚 糖的分子量、交联度、注射壳聚糖溶液的针孔孔 径、壳聚糖 /EGF 的比例和 pH 值。Denkbas 等[21]还 用交联的方法制备出壳聚糖膜, 在膜上加载了抗生 素诺氟沙星, 认为该膜对抗生素具有很好的缓释作 用。