壳聚糖生物医用材料的研究进展

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1、2010-2011学年第2学期生物医用材料期末论文题目:壳聚糖生物医用材料的研宄进展姓名：冯秀清学号：20080403B004专业：08材料科学与工程学院：材料与化工学院任课教师:唐敏完成日期：2011-6-27壳聚糖生物医用材料的研宄进展冯秀清(海南大学材料与化工学院，08材料1班，20080403B004)摘要:壳聚糖作为一种天然的紂料，不仅无毒、无污染,而且具有很好的生物降解性和相界性,有着广泛的应川前景。本文从壳聚糖的制备、应川两个方面对壳聚糖生物材料进行了综述。关键词：壳聚糖；生物材料；制备；应用.0前言壳聚糖(chitosan)为甲壳素N-脱乙酰基所得

2、的产物，在天然高分子中的含量仅次于纤维素。其结构示意图如下图1壳聚糖的分子结构Fis.1Hiemolecularstructureofcliitosan甲壳素又名几丁质、壳多糖、甲壳质等,是自然界中唯一带正电荷的天然可降解高分子聚合物，广泛分布于植物细胞的细胞壁，动物的角质上皮，海洋无脊椎动物、昆虫的外壳以及真菌菌体的细胞壁中，其中以甲壳类虾蟹壳中含量最高[2]。由于甲壳素在甲壳类虾蟹壳中含量最高，所以，由甲壳素制备壳聚糖时，主要是以虾、蟹类作为原料，而我国的虾、蟹类分布量大、资源丰富，这为壳聚糖的生产提供了充足的原材料。壳聚糖是一种新型的天然医用生物材料，它具有

3、无毒性、生物可降解、生物活性、生物相容性和抗菌性等众多优点，广泛应用于水处理、生物医学、化妆品、农业和食品工业中。另外，有研宄表明壳聚糖能促进凝血，促进生长因子TGF-P1的释放，从而加快伤口愈合的作用。壳聚糖作为一种天然的材料，不仅无毒、无污染，而且具有很好的生物降解性和相容性，这符合环保以及经济可持续发展的要求［3、4］。故而，对于壳聚糖的研究，有很大的必要性及经济性，符合发展要求。本文将从壳聚糖的制备及其在生物医用材料领域的应用两个方面来论述壳聚糖生物医用材料的研宄进展。1壳聚糖的制备关于壳聚糖的制备方法，其工艺流程大体相同。K面，我们以蚕蛹壳聚糖的制备工艺

4、来具体说明其制备方法。并介绍几种壳聚糖复合材料的制备方法.1.1蚕蛹壳聚糖的制备工艺［5、6、7、蚕蛹壳中含有丰富的甲壳素，是提取壳聚糖的优质原料。但是，由于蚕蛹壳中存在的蛋白质和色素含量高、脱乙酰基困难等问题，利用蚕蛹壳生产壳聚糖的丁.艺技术也耍求较高。目前国内蚕蛹壳生产壳聚糖仍然参照虾、蟹壳聚糖的提取工艺，其流程为:蚕蛹壳预处理一酸脱无机盐、碱脱蛋白一水洗干燥一脱色干燥一甲壳素一浓碱脱乙酰一水洗、过滤干燥一壳聚糖。A体流程图如下:下面，我们来了解各个步骤的具体操作。1.1.1蚕蛹壳的预处理从生产蚕蛹蛋白前处理工艺屮分离出的残渣主要成份为蛹壳，蛹壳是多种成分的复

5、合体，主要包括甲壳素、蛋白、无机盐等，结构十分紧密，另外残渣中还附有一些杂质。因此第一步是除杂，然后烘干以为制备甲壳素（壳聚糖）提供优质的原材料。1.1.2脱无机盐蚕蛹壳屮的无机盐组分主要为碳酸钙，约占蛹壳质量的30%，通常采用稀盐酸在常温下浸泡的方法，使其与盐酸反应生成易溶于水的氯化钙。在脱盐过程中，盐酸浓度和浸酸时间是影响蛹壳中无机盐洗脱的主要因素。具体过程如下：（1）浸泡初期，盐酸只在蚕蛹壳表面反应，脱钙速度较快，但盐酸很快被消耗而使其浓度降低，对甲壳素分子链的影响减弱。（2）随着浸泡时间的延长，脱钙反应速度减慢,盐酸对表面已脱去钙的甲壳素分子链的破坏也逐渐

6、增大，且吋间越长其破坏作用也越大，导致甲壳素聚合度下降。另外，生成的沉淀堆积在蛹壳表面或溶解于盐酸液中，使盐酸溶液異有一定的饱和度，阻碍盐酸与蛹壳的脱钙反应速度，延长了浸酸的有效时间，由此也会导致甲壳素的聚合度下降。由于工业用甲壳素的质量标准GB643226439要求甲壳素有较高的聚合度，因此用酸处理蚕蛹壳吋，要注意酸的浓度和浸酸吋间，尽量避免甲壳素分子间的断裂。1.1.3脱蛋白蚕蛹壳中的甲壳层很薄，但含有一定量的蛋白质（质量分数约为30%）与少量脂肪，难以用物理方法除去。甲壳素不溶于稀碱，但是脂肪和蛋白质等物质能与酸碱溶液发生水解反应，而且脂肪在碱的作用下还能生

7、成钠皂或钾皂，有助于脱蛋0,所以一般采用稀碱煮沸法脱去蛹壳蛋0。有研究表明，脱无机盐与脱蛋白的先后顺序对后续工艺也有一定的影响。由于碱处理对甲壳素大分子链的影响比酸处理要小得多，而且蛋白质在碱液中溶解时间短，溶解较完全，因此先用NaOH溶液洗脱蛋白质，再用HC1去除无机盐的效果较好。1.1.4脱色蚕蛹壳屮含有色素，然而如果蚕蛹甲壳素颜色较深，会严重影响其应用范围。常用脱色方法有乙醇-NaOH法、KMnO4法、H202法等。这里不再一一赘述。感兴趣者可查阅相关资料。1.1.5脱乙酰基壳聚糖是甲壳素经过脱乙酰基制备而成的，可采用化学、物理和生物方法制备。化学方法是利用

8、化学反应使