近年壳聚糖在医药上的应用研究进展

吴湛霞，潘江球，蔡 鹰，万婷婷，李普旺，李思东*

(1. 广东海洋大学理学院，广东 湛江 524088；2. 广东海洋大学食品科技学院，广东 湛江 524088；3.中国热带农业科学院农产品加工研究所，广东 湛江 524001)

近年壳聚糖在医药上的应用研究进展

吴湛霞1，潘江球2，蔡 鹰1，万婷婷1，李普旺3，李思东1*

(1. 广东海洋大学理学院，广东 湛江 524088；2. 广东海洋大学食品科技学院，广东 湛江 524088；3.中国热带农业科学院农产品加工研究所，广东 湛江 524001)

壳聚糖作为自然界中唯一的碱性多糖，具有环境友好、生物相容等优良特性，在医药领域具有很高的应用价值。本文对近年壳聚糖在医药方面的应用如止血作用、抑菌作用、抗肿瘤作用以及作为功能材料如手术吸收线、人造组织器官等进行综述，并提出壳聚糖在医药上应用的展望。

壳聚糖；医药；止血；抑菌；抗肿瘤

壳聚糖(学名为(1，4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖)是自然界中唯一的碱性多糖，具有抑菌抗癌降脂增强免疫等多种生理功能，且具有无毒无刺激、无免疫原性、无热源反应、不溶血、无致突变性及可自然降解、良好的组织相容性等特性，具有极大的医学应用价值，是迄今为止唯一被日本政府允许可以宣传的机能性保健食品。1991年美国欧洲的医学界、科技界、营养食品研究机构将其作为继蛋白质、糖、脂肪、维生素、矿物质之后人体必需的第六生命要素。1997年壳聚糖的研究开发课题列入我国国家科改委九五攻关项目，后被列入我国国家863计划并取得了大量研究成果，市场前景极其广阔。本文对近十年壳聚糖在医药领域的应用做以综述，包括医学应用中凝血、抗菌、抗肿瘤等功能的应用和功能材料中可吸收手术缝合线和人造组织和器官方面的应用。

1 医学应用

1.1 止血

出血是战场创伤的第一大杀手，是城市交通事故伤的第二大杀手，也是创伤病人手术室死亡主要原因，治疗过程中快速止血可以明显降低死亡率。壳聚糖及其衍生物上的正电荷与红细胞表面的负电荷存在静电吸附作用，使伤口处红细胞大量粘附聚集，形成血栓，加快血凝固，其作为生物材料,已是世界公认的有效外科封闭剂和止血剂，是一种安全度高、相容性好、原料来源广泛的新型止血敷料。以壳聚糖为基质的止血材料HemCo血绷带以及Celo止血粉，已经分别成为美军和英军士兵的急救物品。

刘辉等[1]以凝血酶作为复凝止血因子、o-羧甲基壳聚糖作为凝血酶载体和止血基材，通过戊二醛交联，最后用冷冻干燥技术优化制得复凝止血海绵，此止血海绵呈疏松网状,止血时间和出血量均低于市售明胶海绵。奚宏伟等[2]制备了壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒，结果表明，改性之后的产物对实质性器官出血治疗效果明显，并从组织学方向研究证明了其优良止血性能是通过加速形成肉芽和胶原蛋白实现的，对伤口愈合治疗持续时间也更长。

宋福来等[3]制备了壳聚糖即型水凝胶，用红外光谱证实发生了西弗碱反应，其由羟丙基壳聚糖和海藻酸钠改性交联而成；并用此水凝胶作用于大鼠肝脏出血止血实验中，证实其止血功能优异，并且其对细胞生长抑制作用不明显，在体内降解伴随组织炎症反应，炎症反应程度随材料的降解而减轻。

尹刚[4]通过改造剂型和结构将壳聚糖制作成粉剂，加入Ca2+、Zn2+，制成pH值=6.5与pH值=7.5的止血粉，在动物实验中其能快速聚集血液在创面形成一层凝胶状保护膜附着于创面，与云南白药对比，发现壳聚糖止血粉能更快速凝固血液，达到出血时间短、血流量少的目的。

Ma[5]将NaHCO3与海藻酸钠的甘油溶液共混制得海藻酸钠膜,再在海藻酸钠膜上均匀撒上壳聚糖的乙酸溶液制得双层复合膜。结果表明，该膜透氧率、吸水率良好，力学强度适当,该材料使壳聚糖的止血性能及使用稳定性得到了提升。郭苗苗[6]用冷冻干燥法制备了类白色的o-羧甲基壳聚糖止血海绵。并采用星点设计-效应面法优化了其的处方：主药o-羧甲基壳聚糖2.49%，交联剂戊二醛1.08%，启动凝血机制氯化钙2.11%。结果表明，止血效果主要由o-羧甲基壳聚糖决定，其量越大越好；戊二醛与o-羧甲基壳聚糖交联会形成一定的空间结构，使所制海绵有更大的吸收空间，因此制约o-梭甲基壳聚糖的量；氯化钙在启动凝血机制的同时参与交联，量不宜过大。

1.2 抗菌

细菌等致病性微生物严重威胁着人类健康，各国对抗菌研究的投入逐年增加，研制高效环保的抗菌剂是解决问题的关键。抗菌剂是指在一定时间内能使某些微生物(细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等)的生长或繁殖保持在必要水平以下的一类物质[7]。壳聚糖及其衍生物是一种广谱抑菌剂，能有效抑制多种细菌、真菌的生长和繁殖。相比于一般抑菌剂，具有抑菌性高、杀灭率高、无毒和广谱的优点。壳聚糖的抗菌活性收到很多内在因素以及外部环境因素的影响，如壳聚糖及微生物的种类、壳聚糖的聚合度、脱乙酰度以及溶液的酸碱度等。近年来人们致力于其抑菌方面的研究、应用与开发，并取得了很多新的研究进展，为壳聚糖在抑菌方面的应用提供了大量理论基础。

董德荣等[8]评价了壳聚糖酸溶剂、溶液pH值、壳聚糖浓度和分子量对海河水中细菌的杀菌效果，结果表明，吐温80-卵磷脂、乙酸具有良好的中和、酸溶壳聚糖的性质，较低溶液pH值、较高分子量可以提高壳聚糖的杀菌率，壳聚糖处理后平均杀菌率可达98%以上。壳聚糖季铵可以在一定程度上提升其杀菌率。

王冰等[9]分别研究了有机硅季铵盐、壳聚糖季铵盐以及二者复配后的抑菌性能。结果表明，复配后的抗菌剂活性对比其单独作用，有杀菌速度快、抑菌率高的特点。

陶希芹等[10]制得了壳聚糖/ 纳米TiO2复合涂膜溶液，通过测定大肠杆菌的抑菌圈直径，证明了复合膜比壳聚糖单膜的抑菌率高出17.6%；通过测定小麦赤霉、稻瘟菌、灰霉菌、和玉米大斑4种植物病原菌菌种，结果表明，复合膜对比单独壳聚糖作用抑菌率分别增加了4.3%、9.3%、3.7%、7.7%，并由此得出纳米TiO2的加入对壳聚糖抑菌和抗植物细菌均起到了增强作用。

王思凡等[11]自制壳聚糖-银复合抗菌剂，考察了壳聚糖的用量、银的添加量和添加方式对棉织物抗菌整理的影响，并优化了抗菌整理工艺：壳聚糖0.25%、浓度为10mg/kg、离子态银复配之后的整理剂，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌抑菌率达100%，水洗20次之后仍然具备抑菌率100%的性质。

1.3 抗肿瘤作用应用

杨靖亚等[12]研究了羧甲基壳聚糖的体外活性，结果表明，羧甲基壳聚糖可以抑制肿瘤细胞增殖，肿瘤抑制率为27.9%～43.6%。用药后细胞周期阻滞，肿瘤细胞凋亡明显增加，由此得出羧甲基壳聚糖可以通过直接杀伤肿瘤细胞和增强免疫而发挥抗肿瘤效应的结论。

何康等[13]进行硫酸壳聚糖体内抗肿瘤实验，结果表明，硫酸壳聚糖高、低剂量均可抑制小鼠体内移植性肿瘤S180 肉瘤的生长，硫酸壳聚糖可延长艾氏腹水癌小鼠的生存时间，并且推测抗肿瘤作用与调节机体免疫作用有关。

1.4 其他医学用途

被誉为“人体第六大生命要素”的壳聚糖还可以调节人体机能、促进人体健康等等。由国家海洋局第三海洋研究所研发的蓝湾壳聚糖，在降血压方面效果尤为显著[14]。

研究表明，壳聚糖还具有抗艾滋病的活性[15]、抗氧化降脂能力[16]、抗动脉粥样硬化[17]、改善老年性痴呆患者的脑功能等一系列作用，因此，壳聚糖在医学领域的应用贯穿我们生活的方方面面，其潜在的巨大价值值得科学家探索发现。

2 功能材料的应用

壳聚糖天然的生物相容性赋予了它成为功能材料的天性，加之其分子链结构、分子链刚性、结晶性等方面的优势，作为可吸收手术缝合线、人造组织器官等医用高分子功能材料，已经被越来越多的研究者所关注。

2.1 可吸收手术缝合线

壳聚糖作为外科手术缝合线，不仅缝合、打结操作性良好，而且经过一段时间之后可被人体自行分解吸收，同时不改变皮肤胶原蛋白中羟辅氨酸的含量，还可以增加伤口强度，加速伤口愈合。

王佃亮等[18]研制了一种新型的可控降解手术缝合线，其方法为：最外层为羧甲基壳聚糖层，中间为胶原层，最内层为壳聚糖纤维芯；从外到内，各层厚度比为(3-x)：x：2，其中1

2.2 人造组织和器官

壳聚糖与磷酸钙的复合物可作为骨的替代物,用于骨的修补及牙的填料，壳聚糖衍生物与聚酯的复合材料可用作人造血管。随着皮肤组织工程的发展，现已研制出与自然皮肤更接近的壳聚糖双层人工皮肤。通过修复大鼠皮肤实验表明，这种人工皮肤具有无毒、透气性好、止血迅速和抵制外来微生物侵入的特点[19]。屈依丽[20]采用高压电极化的方法制备了具有生物电活性、可降解的新型驻极体骨修复材料，并探索了利用生物矿化的原理仿生合成有机/无机复合驻极体生物材料，实验制备的壳聚糖生物复合驻极体材料的负电活性具有诱导仿生矿化能力，有助于类骨磷灰石的沉积，细胞实验显示材料不仅具有良好的生物相容性，而且还具有一定的骨诱导作用，为可降解生物活性复合驻极体的进一步开发应用奠定了基础。

3 展望

壳聚糖来源丰富、廉价易得，具有良好的可降解性、生物相容性，可被生物体完全吸收。近年来，壳聚糖在医药领域的应用不仅包括了止血、抗菌、抗肿瘤等方面的研究，而且都取得了一定的进展，还包括了环境友好功能材料的研究。各学科的相互渗透与交叉，不断拓展壳聚糖的化学修饰方法，这些修饰反应一方面有利于构效关系的研究，另一方面有助于开发特定的功能生物医用高分子材料。随着细胞生物学、分子生物学、材料化学和纳米科技的飞速发展,人们对壳聚糖及其衍生物将会有更深的认识和研究开发,从而为医疗卫生事业做出更大的贡献。正象有人预言的那样,新世纪将进入壳聚糖的应用时代。

[1]刘 辉,邹清河,吴 迪.o-羧甲基壳聚糖复凝止血海绵的体外表征与止血作用[J].医药导报,2014,33(7):850-852.

[2] 奚宏伟,魏长征,王文斌,等.壳聚糖-三聚磷酸钠纳米粒对于肝组织严重出血模型的止血效果[J].现代生物医学进展,2014,14(15):2831-2834,2885.

[3] 宋福来,邵凯,刘万顺,等.壳聚糖即型水凝胶的理化性质、止血功能和生物相容性研究[J].功能材料,2014,45(9):9065-9069.

[4] 尹 刚,壳聚糖止血粉止血作用的实验研究[D].上海：第二军医大学,2011.

[5] Ma L,Yu W,Ma X.Preparation and characterization of novel sodium alginate/chitosan two plycomposite membranes[J].Journal of Applied Polymer Science,2007,106(1):394-399.

[6] 郭苗苗,水溶性o-羧甲基壳聚糖止血海绵的研究[D].武汉:湖北中医药大学,2012.

[7] 王天奇,李翰祥,姚进孝,等.(1,3)-α-D-葡聚糖的季铵盐合成及其抗菌活性[J].北京化工大学学报,2004,34(4):418-420.

[8] 董德荣.壳聚糖、碘的抗菌性能及其在活性炭纤维抑菌处理中的应用[D].北京:中国人民解放军军事医学科学院,2013.

[9] 王 冰,金朝霞,张宗申.复合型季铵盐类抗菌剂的抑菌效果[J].大连工业大学学报,2015,34(1),20-23.

[10] 陶希芹,王明力,谯顺彬.壳聚糖/纳米Ti02复合膜的抗菌性能研究[J].广州化工,2015,43(13),85-86,100.

[11] 王思凡,王尚军,邓咏梅,等.壳聚糖-银整理棉织物抗菌性能研究[J].印染助剂,2015,32(7),14-17.

[12] 杨靖亚,吴宏忠,于有军,等. 羧甲基壳聚糖抗肿瘤及免疫增强活性研究[J]. 中国临床药理学与治疗学,2007(12):1390-1394.

[13] 何 康,冯有辉,艾春媚.硫酸壳聚糖体内抗肿瘤作用的实验研究[J].中国临床药理学与治疗学,2008,13(1):103-106.

[14] 佚 名.壳聚糖降血糖、降血脂、降血压的作用机理[J].中外健康文摘,2008,524:76.

[15] 罗 哗,唐大川,罗海燕,等.壳聚糖在医药领域的应用研究[J].海峡药学,2009,21(5):12-17.

[16] 刘静娜.壳聚糖降脂作用机理研究[D].无锡：江南大学,2008.

[17] 杨军珂,吴宗贵,郭延松,等.壳聚糖对大鼠动脉粥样硬化的影响及其机制探讨[J].心血管康复医学杂志,2008(5): 488-492,496.

[18] 王佃亮,王瑞玲.新型可控降解外科缝合线的研制[J].生物技术通讯,2013,24(5):702-704.

[19] 程 志,杜 娜.壳聚糖在医药领域应用研究进展[J].人民军医,2013, 56(2):223-224.

[20] 屈依丽.壳聚糖生物复合驻极体骨修复材料的研究[D].成都：四川大学,2007.

(本文文献格式：吴湛霞，潘江球，蔡 鹰，等.近年壳聚糖在医药上的应用研究进展[J].山东化工，2016，45(02)：55-56，59.)

2015-12-07

广东省教育厅创新强校工程项目(GDOU2013050330，2014KZDXM038)

吴湛霞(1967—)，女，实验师，研究方向：海洋应用化学； 通讯作者: 李思东( 1960—)，本科，教授，研究方向: 海洋应用化学。

R318.08;R284

A

1008-021X(2016)02-0055-02