甲壳素和壳聚糖作为天然生物高分子材料的研究进展

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1、第2期高分子通报45}`7kpz0不c!cQccc}mm吃3333mman"`a--a-}}}4,甲壳素和壳聚糖作为天然生物高分子材料的研究进展车小琼，孙庆申，赵凯(黑龙江大学生命科学学院微生物黑龙江省高校重点实验室，黑龙江大学，哈尔滨150080)摘要:甲壳素是自然界中含量仅次于纤维素的天然高分子，壳聚糖是甲壳素脱乙酞化后带有阳离子的多糖。壳聚糖中的自由氨基以及它的高结晶性，使得它能溶于酸，而不溶于碱和绝大数的有机溶剂。同时壳聚糖具有无毒性、无刺激性、良好的生物相容性、生物可溶解性，以及高的电荷密度，因而

2、被作为一种新型的天然生物材料得到广泛应用。文章介绍了甲壳素和壳聚糖的结构和性质，综述分析了甲壳素和壳聚糖在制备微球和作为支架材料中的应用，并总结了甲壳素和壳聚糖在这两个方面存在的问题和发展前景。关键词:甲壳素;壳聚糖;微球;组织工程;支架甲壳素(chitin)又名甲壳质、几丁质，是一种广泛存在于昆虫、海洋无脊椎动物的外壳以及真菌细胞中的天然高分子化合物Ill。壳聚糖(chitosan)是甲壳素脱乙酞基后的产物，具有良好的生物相容性和生物可降解性，因此可用作生物材料，甲壳素和壳聚糖具有来源广泛、取材方便等优点

3、12,3101甲壳素、壳聚糖的理化性质甲壳素是一种天然高分子化合物，其学名是P-(1-4)-2一乙酞胺4,2一脱A-D-葡萄糖，是由N-乙酞胺基葡萄糖以及尽1,4糖昔键缩合而成[al。如果把此结构中糖基上的N-乙酸基大部分去掉的话，就成为甲壳素最为重要的脱乙酞化衍生物壳聚糖。壳聚糖是由D-氨基葡萄糖和适量的N-乙-D-氨基葡萄糖以召(1,4)糖营键连接而组成的。其化学名是(1,4)-2-氨基2一脱氧户D-葡萄糖，结构类似于纤维素‘i.zl01.1甲壳素、壳聚糖的物理性质甲壳素呈灰白色或白色片状、半透明、略有

4、珍珠光泽的无定性固体，相对分子量因原料和制备方法的差异而从数十万到数百万不等。不溶于水、稀碱、稀酸及一般的有机溶剂，可溶于浓的盐酸、硫酸、硝酸等无机酸和大量的有机酸工’〕。壳聚糖是葡糖胺和N一乙酞葡萄糖胺的复合物，由于聚合程度的不伺其分子量在50一1000kDa之间。壳聚糖的外观呈半晶体状态，晶体化程度与去乙酞化相关。50去乙酞化时，其晶体化程度最低。甲壳素和壳聚糖均具有非常复杂的螺旋结构，且甲壳素和壳聚糖的结构单元不是单胺(N一乙酞胺基葡萄糖或者氨基葡萄糖)，而是二胺。1.2甲壳素、壳聚糖的化学性质甲壳素

5、和壳聚糖分子中含有一OH基、-N践基、毗喃环、氧桥等功能基，因此在一定的条件可以发生生物降解、水解、烷基化、酞基化、缩合等化学反应[[al。作为氨基多糖，壳聚糖(pKa=6.5)溶解性与pH值基金项目:本研究由黑龙江省青年科学技术专项资金项目(QC06C047)，黑龙江省教育厅项目(11513072)，黑龙江大学青年科学基金(Q1200643),兽医生物技术国家重点实验室开放课题基金项目(NKLVB-200501,NKLVB-200601)资助;作者简介:车小琼，(1983一)女，四川绵阳人，在读硕士，主要

6、进行天然高分子材料的研究。万方数据高分子通报2(108年2月紧密相关，在酸性条件下，由于氨基质子化而溶于水。在pH<5时，壳聚糖完全溶于水形成十分粘稠的液体(其特性勃度受pH和离子强度的影响)，经碱化处理后，可以形凝胶而沉淀。壳聚糖是一种带正电荷的阳离子聚合物[31，在酸性水溶液中可与聚阴离子化合物如:肝素、海藻酸钠、梭甲基甲壳素等相互作用，形成聚电解质配合物。壳聚糖分子链毗喃糖环C2上有氨基，C6上有竣基，因此能在较温和的条件下发生化学反应，制备出具有新特性的衍生物。并且可以通过改造修饰其侧链基团而赋予性

7、的化学衍生物以新的生物活性。因为从自然界中获取的甲壳素脱乙酞化而得到的壳聚糖只溶于酸性环境中，使得它在体内的应用受到很大的限制。现在我们可以通过在其分子上加上水溶性基团而使之溶于生理盐水中，从而减少酸性溶液对人体组织的刺激。2壳聚糖在微球制备中的应用壳聚糖(CS)是甲壳素的部分脱乙酞基产物，是自然界中唯一的碱性多糖。作为甲壳素的脱乙酸化衍生物，CS有良好的生物相容性、生物可降解性、粘合性和无毒性，因而被广泛用于医学等领域[4-610药物微球由于对特定器官和组织具有靶向性及对包敷在微球中的药物具有缓释和控释效

8、应，因此载药微球的制备已经成为目前的研究热点。而CS微球作为一种具有广泛应用前景的新型药物载体，除了具有亲水性能可以延长药物微球在体内循环的时间和减少巨噬细胞捕获，从而提高药物生物利用度以外;它还可以提高药物的包封率和载药量[[61。根据CS微球应用目的的不同，可以用CS制成不同大小的微球。现在，利用CS制备化疗药物、消炎药、胰岛素、抗生素等药物的缓释制剂已取得了良好的效果，并已用于临床。壳聚糖微球的制备方法有乳