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[摘 要]壳聚糖（CS）是一种半合成高分子氨基多糖,具有独特的化学结构,主要存在于动植物虾蟹壳中,由于对人体无毒、无刺激、无致敏、生物可降解等特性,是FDA认可的一类生物降解材料并且已广泛应用于生物医用材料领域.该文简要介绍了壳聚糖材料在生物组织工程、药物释放载体和医用敷料方面的应用,对其在生物医学领域的研究前景做了进一步展望.
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[关 键 词]壳聚糖；生物材料；药物释放；敷料
[中图分类号]R318[文献标识码]A[文章编号]1674-0742（2013）05（b）-0012-03
壳聚糖最早被发现是在1859年,Rouget[1]通过对甲壳素脱乙酰化而得到,甲壳素广泛存在于昆虫骨骼、虾蟹壳类以及真菌体内.壳聚糖是半合成有机高分子,具有独特的化学结构,因其具有良好的生物相容性、可降解、生物安全性以及低毒性,被广泛的应用于生物医药领域,该文旨在综述壳聚糖在生物组织工程、药物释放载体和医用敷料方面的应用.
1壳聚糖在生物组织工程方面的应用
最早提出生物组织工程概念是美国科学家langer和Vacanti[2],并与20世纪90年代初将其定义为研究开发具有修复、替代人体器官组织的生物医用装置的生命科学工程技术.组织工程包括人体的硬组织和软组织,硬组织如骨科、牙齿类,软组织如血管、肝脏器官等.需找一种理想的材料作为生物组织替代物是工程学研究的一个重要课题.做为一种理想的材料,应具备以下几点：①具有良好的生物相容性；②高的生物活性；③一定的强度；④生物可降解性.
尚佳健[3]等人研究壳聚糖作为乳牙活髓切断盖随剂的作用效果,得出的结论是壳聚糖盖髓后牙本质桥的形成早、速度快,且不引起浅表牙髓组织的坏死,有较高的临床应用前景.
羟基磷灰石是骨组织的主要成分,具有良好的生物相容性,但是其脆性较大不易加工,致使不能单独应用于骨组织修复,将其与壳聚糖复合不仅能克服上述缺点,还能增加许多特殊功能,陆钰[4]等人采用共沉淀和粒子沥滤法成功制备了多空羟基磷灰石-壳聚糖支架,植入大鼠股部肌袋模型内,结果显示羟基磷灰石-壳聚糖复合多孔支架具有异位成骨能力.
皮肤软组织的研究一直都是各个国家研究的重点,对此相关的研究报道不甚枚举,例如胶原蛋白、透明质酸、纤维蛋白、聚丙烯酰胺水凝胶等等,但是他们都具有某种缺点,有的组织反应较重、有的降解速度较慢、有的没有生物活性或者没有强度,壳聚糖克服了上述的缺点,成为软组织材料研究
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2壳聚糖在药物释放方面的应用
注射药物和口服药物其利用率相当低,主要是因为药物在到达病变部位,有效成分被体内其它部位消耗,不仅降低药物的利用率,还有可能对其它部位早成极大的副作用,因此研究高效的缓释材料也是各个国家科研工作者的重点.作为药物缓释材料必须具备以下几点：①具有良好的生物相容性；②可降解性；③无毒无害不致敏；④能够有效包载药物；⑤具有缓释功能,壳聚糖完全具备上述特点,并且壳聚糖含有活性氨基,易于被改性,成为药物缓释材料的主要研究对象,具体工艺见图1.
E.Lee,J[6]等人使用琥珀酸将低分子量壳聚糖与PTX连接起来,制备成微球,通过口服输送.结果显示,使用微球输送PTX比单纯口服PTX具有更好的疗效,通过微球可以避免PTX与胃肠道和肝脏代谢的细胞色素P450的接触,降低了PTX的损耗.
由于壳聚糖是一种亲水性阳离子多糖,通过化学交联壳聚糖骨干上的活性氨基很容易制备成自组装纳米微球（见图2）,纳米微球可以再血液中长时间循环,不会吞噬细胞,接枝目标配体,微球可以很容易沉积在指定的病变部位,得到充分的治疗.Kim[8]等人使用乙二醇对壳聚糖改性,使用碳二亚胺将胆汁酸接入乙二醇壳聚糖骨架上,使得壳聚糖具有较强的亲水性.结果发现,乙二醇和胆汁酸对微球的尺寸、电势和外貌具有很大的影响.在水溶液中可以保持1周时间,临界聚集浓度低于低分子量的表面活性剂,动物实验研究表明,该微球在血液中能够长时间循环,将微球载入阿霉素、紫杉醇、多西他赛等抗癌药物治疗肿瘤时,表现出较好的治疗效果和输送能力.
3壳聚糖在医用敷料方面的应用
伤口愈合是一个非常复杂的工程,涉及到细胞分子、生理和生物过程.在伤口表面立即覆盖敷料是必要的措施,敷料有利于急性、慢性和严重性伤口的修复和愈合,预防感染.壳聚糖不仅满足了伤口敷料所需要具备的条件（见图3）,而且在伤口修复方面具有优异的特性,使得很多研究人员将壳聚糖作为人工皮肤的替代物.
Lu[11]等人将壳聚糖膜放入75%的乙醇溶液中过夜灭菌,将灭菌好的壳聚糖膜在紫外线下照射1h,再放入纳米银溶液中,保持温度为4℃12h,使得Ag与壳聚糖氨基充分结合,得到0.35%W/W纳米银壳聚糖伤口敷料,AFM和SEM证实纳米银稳定的固定在壳聚糖膜表面,无菌和热源性测试表面材料是安全的,将Ag-壳聚糖膜、Ag-磺胺嘧啶和壳聚糖分别放置于深II度创伤的老鼠身上（见图4）,结果发现Ag-壳聚糖伤口敷料明显优于Ag-磺胺嘧啶,治愈时间分别是13.51d、17.45d和45d,Ag-壳聚糖能够生成一系列皮脂腺的上皮组织,而Ag-磺胺嘧啶没有生成,在手术后的13d,Ag在血液中的浓度是正常的5倍,到第45天,肝肾脑中银含量也显著增加,这归功于银离子独特的抗菌活性,研究还证实,纳米银的抗菌活性远高于金属银,术后感染率也是相当的低.
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5展望
壳聚糖及其衍生物的研究和应用是近年来生物医学材料研究的重要方向,为生物医学的发展提供了新的材料.目前国内外关于壳聚糖的研究远不止于上述几个应用,随着科学技术的不断更新,相信壳聚糖在生物医学领域的应用将会越来越广.
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