1、毕业论文文献综述 高分子材料与工程 丙酮酸化壳聚糖纳米粒子制备研究 壳聚糖 （ -(14) -2-氨基 -2-脱氧 -D-葡萄糖 ） 是来源于甲壳素脱乙酰衍生物的带正电荷多糖，由于具有生物相容性、可生物降解性、低免疫原性及无毒副性 ， 因此在应用于药物赋形剂上已受到人们的广泛关注。除了其他一些应用外，研究者已对壳聚糖作为药物控制释放载体系统进行了深入的研究。现已表明，由于壳聚糖纳米粒子具有更长的存储寿命以及相对较高的负载能力，因而有望替代脂质体成为多肽、蛋白、抗原、寡聚核苷酸和基因的控释载体。然而，在一些领域 ， 尤其是 药品和食品工业中，由于壳聚糖是高分子量的结晶多糖，很难溶于趋于中性的生理
2、环境；另一方面 ， 在中性 pH 条件下很难对壳聚糖进行化学修饰，而促使壳聚糖溶解的酸性环境易对具有生物活性的敏感大分子诱发毒性，因此在很大程度上限制了壳聚糖的应用。 壳聚糖 （ chitosan） 是甲壳素 （ chitin） 脱乙酰基后的产物，甲壳素是一种天然生物高分子聚合物，广泛存在于蟹、虾壳中，在自然界有巨大的储存量。壳聚糖是一种氨基葡糖与 N-乙酰葡糖胺的共聚物。壳聚糖 D-葡糖胺残基的 pKa 值大约为 612 710，它在中性和碱性条件下不溶。它可 与盐酸、乙酸等无机和有机酸成盐。在酸性条件下，壳聚糖是一种线形高分子电解质，其溶液具有一定的黏度，溶液的浓度越高或分子量越大，黏度就
3、越大。壳聚糖因含有游离氨基，其氮原子上还有一对未结合的电子，使氨基呈弱碱性，能结合一个氢离子，从而使壳聚糖成为带正电荷的电解质。壳聚糖的氨基能与芳香醛或脂肪醛反应生成西佛碱 （ Schiffs base） 。因此，可用具有双官能团的醛或酸酐与壳聚糖交联，交联产物不易溶解，溶胀也小，性质较稳定。 壳聚糖在中性或碱性条件下为阳离子多糖，不溶于水。在酸性条件下，壳聚糖的氨基被质子化而溶解， 其溶解度决定于壳聚糖脱乙酞度和溶液 pH 值，通常脱乙酞度越高，溶解性越好。一般情况下 1%-3%的醋酸水溶液可溶解壳聚糖。壳聚糖中的活性氨基使其具有许多特殊功能，可进行多功能基化学反应和立体结构修饰。 对壳聚糖
4、分子表面进行化学修饰和改性，利用其良好的成膜性、生物降解性和生物相容性，可使其成为具有广泛医学用途的新型天然医用生物材料。 （一）用于膜材料 1 多聚糖及其衍生物易相互交联形成网状结构，利用适当的溶剂可制成透明的薄膜。甲壳质、 脱乙酰壳聚糖作为药物控释膜 ， 是药物的良好载体 ， 具有缓释、 长效的特点。由于生 产成本低 ， 目前国外正大量研究将其作为许多药物的缓释剂，有做成膜的，也有压成片状的。作为药物控释膜，发现酸性药物的透过性优于碱性药物，小相对分子质量的药物较之大相对分子质量的药物易于透过。国内有研究表明，调整壳聚糖或改变戊二醛为交联剂的交联度，均可改变药物释放速度。有关报道表明，壳聚
5、糖苹果酸盐用于数种小分子药物体外释放研究，其释药性为零级释放模式。壳聚糖凝胶应用于利多卡因药也证实了这一点，并且脱乙酰度对转移扩散性能影响较大。壳聚糖作为蛋白质和多肽等不易透皮吸收的大分子药物和疫苗控释载体目前已引起人们的关注。 另外，壳聚糖能有效地促进伤口愈合，防止伤口感染，镇静止血。目前，也有甲壳质无纺布人工皮肤在国外销售，用于整形内科、皮肤科，作为 、 度烧伤，采皮伤，植皮伤以及肤介伤的被覆保护材料。壳聚糖易成膜，透过性优于纤维素膜，仅强度稍低，经共混处理可提高壳聚糖膜的强度。壳聚糖中加入聚乙烯醇而制成的 3.0m膜，在 25 时可吸收 102%的水，且具有较高的强度和尿素的透过性，可望
6、在人工肾中获得应用。 （二）用于外科手术中可吸收缝合线 在外科手术中，壳聚糖类可吸收缝合线，具有高强度、易打结、柔韧性好的机械性能和促进伤 口愈合、抗溃疡等药理作用，并且可以通过对壳聚糖的化学修饰如乙酰化等来增强纤维性能，或与其他物质如丝胶蛋白共混制成功能化纤维，以此改善天然材料在体内环境中抗张强度损耗快的缺陷，同时避免较大的组织反应。 （ 三 ） 用于骨组织材料 壳聚糖被广泛地应用于骨组织工程，具有良好的生物相容性、生物降解性、骨诱导性、生物再吸收性，易于形成多孔结构，可促进造骨细胞成长和骨质沉积。壳聚糖 -磷酸钙 （ CP） 复合材料的应用被广泛研究，将大孔磷酸钙植入多孔壳聚糖海绵体。在这
7、个支架中，壳聚糖海绵体嵌套通过基质增强增大了磷酸钙的机械力， 并保持了造骨细胞的形态。此外，包含有 HA或具有相互连接的多孔结构且孔径为 100 nm 的磷酸钙玻璃的大孔壳聚糖支架已经被合成。壳聚糖 -磷酸钙之类的复合材料在临床上有很大的应用前景。 Ge 等报道， HA-甲壳质复合材料具有骨诱导性，在体内 3 个月的时间内快速降解并促进了新血管形成。 Kawakam 等研究表明，在体内将壳聚糖 -HA 涂在骨膜切除的胫骨表面时， 1 个星期后可以观察到新骨形成，并在接下来的 20 个星期内继续生长，无不良症状。由此说明 ， 壳聚糖 -HA 作为骨填充材料在临床上具有很高的研究价值。此外，以2
8、壳聚糖为基体的复合材 料有很强的抗压性能，壳聚糖 -HA 强度和弯曲系数高，适用于长骨碎裂的内部固定材料。壳聚糖也可作为骨水泥的辅助剂，用于外科手术中。 壳聚糖是天然多糖中唯一的碱性多糖，具有良好的生物相溶性和生物可降解性 ， 且具有多种生物活性。近年来，随着新型药物传递系统的发展，壳聚糖成为应用广泛的新型辅料。用壳聚糖制备的靶向制剂具有缓释、控释、靶向释放药物；增加药物吸收，提高药物的生物利用度，降低药物毒副作用等特点。 近几年亲水性多糖纳米粒子已发展成为极有前景的药物载体，它可使大分子顺利穿过上皮组织，增强粘膜药物的生物利用 度。壳聚糖 （ CS） 是自然界来源第二大丰富的亲水性多糖，生物
9、相容性好，无毒副作用，其弱酸水溶液具有高粘性，带正电荷，可与带负电荷高聚物如： DNA、抗原以及大多数蛋白质药物相互作用，已广泛应用于药物载体和医用辅助材料。 BSA-CS/聚氧乙烯纳米粒子作蛋白质载体。 DNA-CS 纳米粒子作基因治疗，胰岛素 -CS 纳米粒子作鼻腔药物等都是最近几年的研究成果，这些纳米粒子一般由未降解的 CS 制得，直径多在 200 nm以上。 壳聚糖 （ CS） 是天然生物大分子甲壳素通过脱乙酰而得到的衍生物，它不仅具有优良的生物可降解性、生物相 容性和生物黏附性，而且还具有消炎、抗菌等大多数聚合物所不具有的功能，因此在生命科学领域有广泛的应用前景。纳米粒子由于具有量子
10、尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应而显示出独特的物理化学特性。近年来，以 CS 为原料制备的纳米粒子由于其在药物运输、基因治疗等方面具有广泛的用途而备受关注。 载药纳米微粒作为药物、 基因传递和控释的载体，是近年来出现的药物控释和缓释的新剂型，引起了国内外的极大关注和兴趣。纳米粒子是直径在 10 500nm 之间的、 一种超微小球型药物载体的固状胶态粒子，其活性部分 （ 药物、 生物活性材料等 ） 通过溶解、包裹作用位于粒子内部；或者通过吸附、附着作用位于粒子表面。突出优点是比细胞还小 （ 10 1000nm之间 ） ，因此可被组织及细胞吸收。近年来发现壳聚糖具有较好的生物黏附性
11、、促吸收效应和酶抑制载体作用等特性，使其在生物黏附给药系统、透膜给药系统、靶向给药系统及缓控释制剂的开发中倍受青睐。 现已表明，由于壳聚糖纳米粒子具有更长的存储寿命以及相对较高的负载能力，因而有望替代脂质体成为多肽、蛋白、抗原、寡聚核苷酸和基因的控释载体。然而，在一些领域，尤其是药品和食品工业中，由于壳聚糖是高分子量的 结晶多糖，很难溶于趋于中性的生理环境；另一方面，在中性 pH 条件下很难对壳聚糖进行化学修饰，而促使壳3 聚糖溶解的酸性环境易对具有生物活性的敏感大分子诱发毒性。 目前，有关壳聚糖基载药纳米微粒制备的研究方兴未艾。可以预料，运用现代分子设计思想和先进合成技术，对壳聚糖基纳米微粒
12、表面进行修饰并使其具有靶器官、靶组织和靶细胞所要求的选择性，将是未来研究的方向。 参考文献 1 马全红 , 高永红 , 邹宗柏 . 丙酮酸壳聚糖的制备及吸附性研究 J. 东南大学学报 : 自然科学版 , 2000, 30(6) : 127- 131. 2 徐咏梅 , 杜予民 . 低分子量壳聚糖纳米粒子缓释蛋白质药物性能的研究 J. 武汉大学学报 ( 理学版 ). 2003, 49(4): 470-474. 3 严俊 . 甲壳素的化学和应用 J . 化学通报 , 1984, ( 11) : 26- 31. 4 杨艾玲 . 壳聚糖的研究进展 J. 山西化工 . 2010, 30(1): 30-33
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