天然高分子殼聚糖載藥應用研究

摘要天然高分子殼聚糖因其良好的生物學特性，并且來源豐富，成為近年研究的熱點。從殼聚糖作為基因載體、特殊部位給藥、抗癌藥物載體、凝膠載藥等方面說明殼聚糖的載藥性質(zhì)。

關鍵詞殼聚糖 藥物載體 基因

中圖分類號:R9文獻標識碼:A

殼聚糖是一種含氨基多糖的新型高分子材料，在自然界中的儲量非常豐富，廣泛存在于蝦、蟹和昆蟲的外殼及藻類、菌類的細胞壁之中，是僅次于纖維素的第二大天然高分子物質(zhì)。它在醫(yī)藥領域、農(nóng)業(yè)、紡織業(yè)的廣泛用途成為近年來的研究熱點。殼聚糖因為其生物相容性好，毒性低，穿透性強，具有控制釋藥，組織靶向性等多方面的優(yōu)勢受到醫(yī)藥領域的廣泛關注和研究。普通藥物使用殼聚糖作為載體后，能明顯延長作用時間，現(xiàn)在已經(jīng)利用殼聚糖制備出甲硝唑，阿司匹林，布洛芬等各種藥物膠囊。殼聚糖載藥不僅僅限于普通藥物，普通途徑，也可以作為基因載體，用于其它非常規(guī)給藥途徑。

1 基因及疫苗載體

基因越來越多的應用于醫(yī)藥領域，它用來治療疾病，或者用來作為疫苗載體預防疾病。用藥物口服治療時，因為其可能在胃腸道被消化酶降解，在腸道進入血液系統(tǒng)時穿透性不夠而降低藥物效果，這需要一種載體來提高藥效;同樣，基因治療時，因為要穿透細胞屏障，保護基因免受細胞內(nèi)各種酶的降解，也需要一種可靠的載體。病毒性載體存在毒性大等明顯缺點，殼聚糖因為其良好的生物相容性，毒性低，作為基因載體成為近年研究熱點。殼聚糖是當今最具潛力，安全而有效的非病毒基因載體之一。

(1)基因治療載體?；蛑委熓菍⑻囟ǖ腄NA片斷引入人體細胞DNA中，從而起到治療效果。胡玉榮等研究發(fā)現(xiàn)，利用復凝聚法制備殼聚糖/pEGFP納米粒，pDNA能與殼聚糖緊密結(jié)合，并且殼聚糖能保護核酸免受DNase I破壞。

Sang Yoo等發(fā)現(xiàn)將膽烷酸修飾后的疏水乙醇殼聚糖與DNA發(fā)生疏水反應，可形成DNA納米粒，動物實驗表明該納米粒對在COS-1細胞內(nèi)對 DNA疫苗/naked DNA轉(zhuǎn)染率高，殼聚糖可作為一種有效的基因載體。

萬一元等證實殼聚糖能有效轉(zhuǎn)染DNA進入哺乳細胞中，能持續(xù)釋放DNA并使之穩(wěn)定表達，因此殼聚糖是一種有效的基因治療載體。Katherine 等發(fā)現(xiàn)，利用第八因子DNA和殼聚糖納米粒結(jié)合，通過口服途徑給患有A類血友病(第八因子缺乏)的老鼠后，老鼠血漿中第八因子水平上升，并且凝血功能改善。

Nie等人利用噴霧干燥法將殼聚糖，聚乳酸/乙醇酸，DNA形成共聚物，并且利用超臨界二氧化碳發(fā)泡技術加工。體外試驗表明，該聚合物在體外對DNA緩釋作用明顯。該實驗說明殼聚糖作為基因載體使用時仍可具有緩釋作用。

(2)殼聚糖基因疫苗。乙肝是我國的一種常見疾病，乙肝疫苗對于預防該疾病，降低死亡率有重要作用?？蓪⒕幋a乙肝DNA抗原的基因作為基因疫苗，提高機體的抗乙肝病毒能力。Zhou等人研究發(fā)現(xiàn)用甘露糖修飾殼聚糖利用復凝聚法制成微球，該微球?qū)EI/DNA復合物控釋作用明顯;并且由于抗原呈遞細胞表面具有高密度的甘露糖受體，可增強免疫力。

(3)殼聚糖疫苗。破傷風疫苗是臨床常用疫苗，但由于需要連續(xù)多次注射，并且每10年重復一次，臨床依從性差。Jaganathan等人利用乳化交聯(lián)法將殼聚糖和破傷風毒素制成微球，利用海藻鹽作蛋白穩(wěn)定劑， 加入氫氧化鎂抗酸;動物實驗證明該微球穩(wěn)定性好，只需要一次注射就能達到多次常規(guī)疫苗所起到的免疫效果。

2 特殊部位給藥中的應用

(1)在眼部給藥中的應用。通常治療眼部疾病采用滴眼液。藥物必須在角膜表面停留足夠長的時間，達到足夠的濃度才能穿過眼血屏障發(fā)揮作用。但是由于滴眼液在眼部停留時間短，容易被眼淚稀釋，導致藥物與瞳孔接觸時間短，影響藥物效果。采用殼聚糖制成水凝膠，配合滴眼液使用，能夠延長藥物停留時間，加強穿透瞳孔的能力，提高生物利用度。Cao等人研究發(fā)現(xiàn)，將噻嗎洛爾溶于殼聚糖與N-異丙基丙烯酰胺聚合的熱敏感型原位凝膠，比同濃度的噻嗎洛爾能更明顯降低家兔眼內(nèi)壓，MTT細胞增殖-毒性檢測未發(fā)現(xiàn)明顯角膜上皮細胞毒性。Salamanca等人發(fā)現(xiàn)將殼聚糖作為親脂類藥物眼部給藥的載體，利用熒光標記殼聚糖/牛血清白蛋白納米粒，在眼結(jié)膜上皮細胞暴露該納米粒15，30，60，120分鐘，經(jīng)24小時后觀察，該上皮細胞存活率和細胞活性與對照組無明顯差異，對家兔切片觀察發(fā)現(xiàn)，角膜細胞，結(jié)膜細胞的未見組織學改變，未見異常炎性細胞存在。

(2)在口腔粘膜給藥中的應用?？谇火つゐじ街苿┦且环N新的藥物釋放系統(tǒng)，系利用生物黏附材料與口腔黏膜間的生物黏附力，延長制劑在口腔中的滯留時間，控制藥物的釋放速度和釋藥量，使制劑產(chǎn)生最佳療效。口腔粘膜給藥與傳統(tǒng)給藥途徑相比具有許多優(yōu)勢，它能夠不通過肝臟的首關消除，便于藥物吸收，滲透性高且給藥方便。Cafaggi等人發(fā)現(xiàn)泊洛沙姆 407與乳酸殼聚糖交聯(lián)作為口腔粘膜給藥的基質(zhì)，當泊洛沙姆407的濃度為30%時，乳酸殼聚糖有最好的緩釋效果，控釋的溶脹和較高的黏附力，該試驗說明這種基質(zhì)可以在口腔粘膜給藥系統(tǒng)中發(fā)揮作用。

(3)殼聚糖在鼻腔給藥中的應用。鼻腔給藥不經(jīng)過首關消除，給藥方便，病人依從性好。特別適用于多肽蛋白質(zhì)等容易被胃腸道消化酶降解的藥物。蔡鑫君等人研究發(fā)現(xiàn)，采用噴霧干燥法制備神經(jīng)毒素-I 殼聚糖微球，在前12小時內(nèi)累計釋放率為38.8%，以后的釋放相對緩慢，緩釋作用明顯。說明殼聚糖可以用在鼻腔給藥，且仍具有緩釋功能。

(4)殼聚糖在結(jié)腸給藥中的應用。多肽，蛋白質(zhì)等藥物，因為其在上消化道容易被酶降解生物利用率低。若該類藥物直接在結(jié)腸給藥，可解決此類問題。殼聚糖能在結(jié)腸形成滲透屏障，提高藥物在結(jié)腸停留時間，并且在原位可形成運輸孔。Liu等人經(jīng)結(jié)腸實驗發(fā)現(xiàn)布地奈德釋放與微孔數(shù)目成線性相關，酸堿度能影響殼聚糖的黏度，從而影響滲透壓。菌群觸發(fā)性給藥是結(jié)腸給藥的一種，它利用結(jié)腸中的各種酶，降解進入結(jié)腸的含有特定結(jié)構(gòu)的某種物質(zhì)，從而釋放出其中的藥物。殼聚糖能夠被結(jié)腸上高濃度的溶菌酶降解，從而在結(jié)腸釋放出藥物。王亞玲等人將殼聚糖與亞甲藍形成小丸，并且用丙烯酸樹脂包裹，該小丸在人工胃液8小時釋放量僅為6%，在人工結(jié)腸14小時釋放38%左右，并且緩釋作用明顯。

3 抗癌藥物載體

抗癌藥物具有抗癌作用，但通常對正常組織毒副作用較大。順鉑是一種抗癌藥物，注射使用可能產(chǎn)生神經(jīng)毒性，腎毒性等多種副作用。Kim等發(fā)現(xiàn)，利用膽烷酸對殼聚糖進行疏水修飾，用乙二醇作用中介偶聯(lián)劑，制成直徑300-500納米的微粒，用該納米粒包裹順鉑治療腫瘤，能有較好的靶向定位作用，緩釋作用，減少藥物副作用，延長荷瘤小鼠的生存時間。Hwang等發(fā)現(xiàn)，殼聚糖納米微粒對多西他塞緩釋作用明顯，能明顯提高療效，減少副作用，并且說明該微力在血漿中穩(wěn)定性好。殼聚糖除可作為藥物載體，其自身具備的抗癌性能更加提高了其作為抗癌藥物的可行性。殼聚糖帶正電荷，能直接作用于帶負電荷的腫瘤細胞，抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移和生長，殼聚糖能誘導多種細胞因子表達，這些細胞因子可誘導細胞凋亡，從而抑制腫瘤作用。

4 殼聚糖敏感性凝膠材料的應用

水凝膠是在水中能溶脹但又不溶于水的一類親水性高分子三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。敏感性凝膠即智能性凝膠，其性質(zhì)可隨Ph值、溫度、濃度的改變而改變。張維穎等利用殼聚糖輔以甘油磷酸鈉制成溫敏性凝膠，將該溫敏性凝膠用作阿霉素藥物載體，注射入腫瘤部位，阿霉素能持久釋放，表明殼聚糖能作為載體，減少阿霉素副作用。Ajit使用殼聚糖和聚醚為原料，在戊二醛存在的條件下利用乳化交聯(lián)法交聯(lián)形成水凝膠微球，掃描電鏡顯示該微球表面光滑。微球直徑在110-382um時，該微球?qū)Ψ蜞奏め尫潘俣扰c交聯(lián)程度和聚醚在交聯(lián)網(wǎng)中的濃度成正比。這可能是因為聚醚濃度越大時，形成的交聯(lián)網(wǎng)越不能被穿透。

5 結(jié)語

殼聚糖及其衍生物是存在于自然界的巨大資源，因其穩(wěn)定性高，生物相容性好，毒性低，可降解性好，在生物醫(yī)學領域成為研究熱點，但制備工藝還有待改善，且臨床試驗較少。隨著對其研究的進一步深入，殼聚糖必將越來越廣泛的用于醫(yī)藥領域。

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