殼聚糖國內外研究文獻分析

姜 山

1811年法國人Henri Braconnot從蘑菇中提取出了一種類似纖維素的物質，由于該物質存在于蝦蟹殼中，故稱甲殼素(chitin)。甲殼素又名甲殼質、殼糖、幾丁質或白色甲殼素等，其化學名稱（1，4）-2-乙酰胺基-2-脫氧-β-D-葡聚糖。它是存在于自然界中的惟一一種帶陽離子的、且能被生物降解的高分子材料，大量存在于昆蟲甲殼綱動物外殼及真菌的細胞壁中，是地球上僅次于纖維素的第二大可再生資源[1]。

殼聚糖（chitosan），又稱為脫乙酰甲殼素、甲殼胺，簡稱（CTS），是通過甲殼素一定程度的脫乙酰基而得到的，其化學名稱是其化學名稱 （1，4）-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡聚糖。殼聚糖的許多結構特性和纖維素相似，是一類氨基多糖。殼聚糖是自然界中唯一的堿性多糖，也是少數帶電荷的天然產物。作為一種天然高分子生物材料，殼聚糖具有許多特殊的功能和廣泛的用途。

1 資料與方法

1.1 數據來源 萬方數據資源系統 （簡稱萬方數據）。

1.2 方法 收集2006-01～2009-12萬方數據中的論文，搜索關鍵詞范圍為“Title”，檢索詞為甲殼素（chitin）或殼聚糖（chitosan）。

2 結果與分析

2.1 論文發表 期刊發表論文7 117篇，其中華南理工大學、浙江大學、武漢大學等高校以及董炎明、陳忻、親益民等人發表期刊論文較多。學位論文發表315篇：以中國海洋大學、浙江大學、東華大學等高校和陳國華、夏文水、汪玉庭等人發表學位論文較多。會議論文發表308篇。外文期刊論文共8 807篇，外文會議論文894篇（表1）。

表1 近4年科研產出

2.2 科技成果 從檢出文獻看，論文涉及科技成果191項。例如，豐產抗病甲殼素液體復合肥，甲殼素類系列紡織助劑等。其中，科技成果較多的機構有：中國海洋大學、武漢大學、青島即發集團股份有限公司等。國內科技成果較多的個人有：李德森、紀明耀、曲天明等。申請專利7 056項。起草標準1項。

2.3 應用研究

2.3.1 制藥方面 大多數植入人體內的控釋制劑藥物是利用可降解聚合物制成的，較常用的有聚乙酸、聚酸酐及多聚糖等聚合物[2]。采用聚乳酸-聚乙二醇共聚物為載體制備緩釋疫苗微球，具有較高的包封率、載藥量和明顯的緩釋效果[3]。

2.3.1.1 微球制劑 黃鑫等[4]人以殼聚糖為輔料，以京尼平作為交聯劑，應用乳化交聯法制備具有控制釋放功能的負載rhBMP-2殼聚糖微球；利用酶聯免疫吸附實驗（ELISA）動態檢測BMP-2殼聚糖微球的載藥率、包封率和緩釋規律以分析微球的緩釋能力。乳化交聯法制備的殼聚糖微球球形良好，具有良好的包封率 （>85%）。體外藥物釋放試驗表明，rhBMP-2可以從殼聚糖微球中緩慢釋放,整個釋放過程可達30 d。

2.3.1.2 緩釋膜 閻春琪等[5]人以小檗堿和殼聚糖為主料制備復合膜的方法,并通過試驗測定了該膜的藥物釋放效果。試驗表明：低濃度（0．234 mg/ml）小檗堿即可抑制辣椒炭疽病菌（Vermicularia capsici）等5種蔬菜病原真菌的生長。20 mg/ml濃度殼聚糖對番茄灰霉病菌（Botrytis cinerea）的抑制率高達65%，而對其余4種果蔬病原真菌也有一定的抑制作用。為了集成這2種天然化合物的優點，制備了小檗堿-殼聚糖復合膜，在模擬外部環境（磷酸緩沖液，pH6.8）條件下，20 d小檗堿累計釋放率接近25%。該研究成果提示殼聚糖在果蔬貯藏抗菌等方面的應用價值。

2.3.2 藥理作用研究 作為生物醫學材料，甲殼素及其衍生物具有獨特的生理活性和生物相容性，可提高機體免疫力、抑制腫瘤細胞生長、活化增殖雙歧桿菌、降低血壓、降低血脂、抗菌防腐、消炎鎮痛、促進血管內皮生長、創傷再生修復和愈合、抗心肌缺血、抗心律失常等[6]。

2.3.2.1 降血糖作用 李建波等[7]人以降糖百分數為指標,考察了胰島素溶液、殼聚糖溶液、殼聚糖-胰島素混合液經正常Wistar大鼠口腔給藥后對血糖的影響。Wistar大鼠經灌胃上述三種溶液后，在不同時間間隔于大鼠尾尖取血0.2 ml，待血液凝固后離心（5000 r/min，15 min），精密吸取血清10 μl，按血糖測定盒的要求，加酶酚混合試劑1.5 ml，混勻置37℃水浴中溫育15 min后，于505 nm處測定吸光度值，以葡萄糖標準溶液為對照，求算出各樣品的血糖值。計殼聚糖-胰島素溶液的降血糖作用與胰島素溶液相比有顯著性差異（P=0.001），而與殼聚糖溶液相比無顯著性差異（P=0.069）。此試驗說明了殼聚糖具有一定的降血糖作用，并且它的特殊結構還對胰島素起到了保護和促進吸收的作用，是一種優良的胰島素口服制劑的載體。

2.3.2.2 對細胞膜電位的影響 何文等[8]人用流式細胞儀檢測殼聚糖[不同取代度的N-三甲基殼聚糖（TMC）和 N-羧甲基殼聚糖（MCC）]及其衍生物對HaCaT細胞膜電位的影響。該項目組將純水作為對照，并將熒光分子探針DiBAC4（3）標記HaCaT細胞膜電位，利用流式細胞儀檢測殼聚糖及其衍生物處理之后細胞膜電位的變化情況。得到了殼聚糖及其衍生物降低細胞膜電位的結論，同時可能是其具備透皮吸收促進作用的原因之一。

2.3.2.3 對血液凝結的影響 Okamoto等[9]以在狗的血液的實驗評估了甲殼素（殼聚糖）在血液凝結和血小板凝集方面的作用。整個血液混合了甲殼素（殼聚糖）懸浮液（0.000 1～1.0 mg/ml），之后運用先進的Ree-White方式測定了血液凝結時間（BCT）。甲殼素（殼聚糖）以劑量依賴性的方式減少了血液凝結時間（BCT）。其后，又制備添加了甲殼素（殼聚糖）懸浮液的富集血小板的血漿，通過利用一種雙相懸浮液測量了血小板凝集集團（PA）的數量。該PA值是在所有甲殼素、殼聚糖、植物纖維物質、植物乳液項目中最強的。此項目得出如下結論：甲殼素和殼聚糖提高了血小板衍生生長因子-AB（PDGF-AB），尤其是殼聚糖的該作用明顯。

2.3.3 組織工程研究 鑒于老年人骨骼易受創傷，骨質疏松癥頻發，連接處易發病等原因，骨骼的重建和再生已成為世界性難題。近些年國內外的研究，極大地強調了生物活性的殼聚糖系統對組織工程方面產生的提升作用[10]。

2.3.3.1 人造組織材料 Marchand等[11]首先制得添加了或不添加凝血因子的固體化磷酸-殼聚糖/血液混合物，在體外以測量血液粘稠度的方式評估該混合物的效力，以體內試驗的方式鑒定其在微鉆軟骨缺陷的成年兔子身上的作用（N=41 defects）。整個血液，以及添加甘油磷酸的血液結塊最終都產生了相似的抗拉強度。凝血酶組織因子（TF），重組人組織活力因子Ⅶ （rhFVIIa）加速了體內殼聚糖-甘油磷酸/血液固體化（P<0.05）。

2.3.3.2 結塊支架 Martyna Kucharska等[12]經過殼聚糖球面擠壓、球面結塊模具壓制成形、與交聯劑（固體三聚磷酸鈉，STPP）綁定等步驟，制得了殼聚糖微球結塊支架。通過掃描電鏡（SEM）等儀器的觀察，得到了表面形態學與局部解剖學的圖像。機械測試結果表明，該人造殼聚糖支架與人骨具有相似的抗壓性。細胞毒性也與以往合成材料相比有了很大程度上的的降低。

2.3.3.3 組織粘連物質 Martin等[13]把殼聚糖的納米顆粒沉積到鈦金屬的表面，測得鈦金屬的強度為（0．19±0．08） GPa，彈性模量為（4．90±1．82）GPa。 掃描電鏡圖像顯示了殼聚糖涂料可以吸收鈦金屬裂縫處的殘余應力；而接觸角測試表明，殼聚糖涂料比以往報道的材料具有更大的疏水性。盡管殼聚糖涂料使結塊部分更加具有疏水性，但機械測試顯示，殼聚糖涂料同樣明顯提高了結塊部分的粘附特性。一系列實驗得出結論，殼聚糖可以作為鈦金屬面的涂料應用于組織工程中。

3 討 論

在醫藥領域中，殼聚糖的應用創新價值越來越受到更多的關注，盡管，目前仍有眾多問題，如溶解性差，緩釋膜機械強度小；不良反應大，如造成脂溶性維生素缺乏，造成營養吸收緩慢；以及它的工業化生產和制備工藝有待改進等。但殼聚糖的資源豐富、價格便宜、生物相溶性等特點使其被認為是一類具有獨特生物活性的高分子化合物，是近年來國內國際十分重視的新材料。殼聚糖化學結構上有氨基、羥基，易進行多種化學反應，因此可經化學修飾后生成多種衍生物，并且大大改善其物理、化學性質。殼聚糖已經被開發出的和潛在的良好性能已為其應用展現了廣闊的美好前景。

總而言之，殼聚糖作為一種生物性能優良的、可生物降解的高有機分子材料，擁有豐富的資源，擁有巨大的潛在市場。加強對殼聚糖及其衍生物產品的研究和開發，必將產生巨大的經濟效益和社會效益和生態效益，必將為我國的可持續發展發展作出新的貢獻。

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