白及多糖应用于医用生物材料的探讨

瞿燕，张晨，廖祯诚，胡铃莉，何瑶*

白及多糖应用于医用生物材料的探讨

瞿燕，张晨，廖祯诚，胡铃莉，何瑶*

白及多糖(Bletillastriata Polysaccharide, BSP)是从传统中药白及提取而得的葡甘聚糖，具有抗炎、抗氧化、抗溃疡、调节机体免疫活性，抗肿瘤等生物活性，有局部滞留性、靶向性、自身降解性、无刺激性、无毒副作用等特性，被广泛应用于食品工业、医药工业和日用化学工业。本文基于BSP的物理和生物特性，重点探讨了白及多糖在创伤敷料及药物载体方面的应用进展，为BSP在医用生物材料方面的开发利用提供参考。

白及多糖；生物活性材料；创伤敷料；药物载体

白及为兰科植物Bletillastriata ( Thunb.)Reichb.f.的干燥块茎，始载于《神农本草经》，记载其“主胃中邪气”。白及使用历史悠久，自今已有上千年[1]，1963年始，为历版《中国药典》收载。白及性苦、涩、甘，微寒，入归肺、肝、胃经，具有收敛、止血、生肌之功，是中医药治疗胃肺出血之经典药物。

图1 白及植株

BSP是从白及块茎中经水提醇沉得到的强黏性葡萄甘露聚糖[2]，以α-甘露糖、β-甘露糖、β-葡萄糖聚合而成[3]，甘露糖和葡萄糖比例为3.5:1，水溶性，相对分子量为390和460 kDa[4]。BSP具有抗炎、促凝血、抗肿瘤，抗氧化等生物活性，作为天然高分子材料，有功能缓释、局部滞留性、靶向性、自身降解性、无刺激性、无毒副作用等特性，近年来，BSP在创面敷料，药物载体新型材料，靶向制剂等方面受到广泛关注。

图2 白及多糖提取纯化过程

图3 BSP化学结构[3]

1 BSP促创面愈合活性

伤口愈合是由许多因素控制的动态和复杂过程[5]。一旦表皮和真皮的保护性障碍被破坏，生理伤口愈合过程立即进行[6]。伤口愈合涉及止血，炎症，增殖和组织重塑等阶段[7]。在这个过程中，需要一套复杂的生物化学反应应激[8]。中草药由多种生物活性化合物组成，因疗效确切、适应证广泛、价廉、使用方便特点，至今仍被广泛使用治疗皮肤创伤[9]。白及作为止血生肌要药，具有收敛止血，消肿生肌的功效。现代研究表明，BSP具有良好的抗氧化[10]、抗菌[11]、抗炎[12]、抗纤维化[13]和抗溃疡等生物活性，是白及促创面愈合的主要活性成分，在外用促进创面修复敷料得开发方面受到人们关注[14]。

1.1 BSP抗菌活性

白及作为传统外伤用药，具有可以保护伤口，防止创面感染的作用。现有研究表明 BSP可以抑制金黄色葡萄球菌（S. aureus）的生长[15]，最低抑菌浓度（MIC）和杀菌浓度（MBC）分别为 6.25 mg﹒mL-1和12.5 mg﹒mL-1。通过使用扫描电镜和透射电镜的观察，表明BSP主要通过改变细菌细胞膜的渗透性来抑制细菌的生长。

1.2 BSP 止血活性

王爱民[16]等人，使用凝血酶时间作为考察指标，对白及不同提取组分的止血活性进行测定，其中BSP止血作用较好，因此选择BSP作为物质基础，对白及的止血生物效价进行了研究，并且建立了体外测定凝血酶时间的生物活性测定方法。另有研究报道，使用BSP与淀粉制备的复合止血剂[17]，可以有效的抑制大鼠尾部出血，新西兰大白兔肝、脾、腹主动脉外伤性大规模出血，且在肝脾部位未引起任何病理变化。BSP也可用于制备止血海绵[18]，采用冷冻干燥的方法制备的白及明胶止血海绵，通过大鼠断尾出血模型和家兔肝脾创伤出血模型评价止血性能，结果表明白及多糖止血海绵具有较好的止血作用，是一种可吸收的止血材料。

1.3 BSP治疗烧烫伤

白及在治疗烧烫伤方面，也具有显著疗效，庞素秋[19]等人使用BSP制备烧烫伤软膏，通过小鼠烫伤实验表明，BSP烫伤软膏可以显著提高超氧化物歧化酶的活性，增加单胺氧化酶含量和降低丙二醛含量，含有BSP的软膏具有增加瘢痕形成速度，促进创面愈合的潜在活性。

1.4 BSP治疗口腔溃疡

口腔溃疡[20]（Oral ulceration）的是发生于口腔内黏膜的损伤溃疡性病症，其主要是由创伤、复发性口疮、微生物感染、黏膜与皮肤的疾病等原因引起的。白及可用于治疗口腔溃疡，刘峰[21]等，将白及水提取物制成药膜用于治疗口腔溃疡，临床治疗结果显示白及与传统疗法联合使用，可有效提高口腔溃疡愈合率，减轻患者疼痛反应。刘言振[22]等，利用BSP优良的成膜性能，联合抗炎止痛药制成双层复方白及口腔贴膜，体外测试结果显示该贴膜具有优良的成膜性、柔韧性和粘附性，且具有缓释的作用，临床实验显示该贴膜可促进患者溃疡面愈合。

1.5 BSP治疗糖尿病溃疡

糖尿病作为一种代谢性疾病，糖尿病溃疡（Diabetic ulcers）是其严重并发症之一，其中糖尿病引起的神经性病变、缺血性病变和神经-缺血性病变是引起溃疡形成的重要因素。白及具有明显的抗溃疡活性，俞林花[23]等人通过药理实验发现，BSP能够促进链脲佐霉素诱导的大鼠糖尿病溃疡愈合，组织病理学检查显示BSP有效刺激炎症细胞浸润，促进上皮组织形成和成纤维细胞增殖。

2 BSP作为创伤敷料的应用

高性能的伤口敷料应该具有维持伤口湿润，吸收创面分泌液，保持创面与外界环境之间氧气交换，确保生长因子的增溶，支持成纤维细胞生长，良好的机械性能等性能，此外，抗菌活性和优良生物相容性也同样重要。美国食品和药物管理局（USFDA）已批准开发以胶原、硅、壳聚糖和透明质酸等聚合物为基础的伤口敷料的开发。然而，这些聚合物在促进创面愈合过程中却存在一些弊端。以透明质酸[24]为例，低分子量透明质酸可能导致伤口发炎，高分子量透明质酸则可以通过阻断毛细管网络的形成抑制上皮组织再生。BSP被证实为白及主要活性成分，因其具有优良的可塑性、生物相容性、生物可降解性等的特性，可以作为促进创面修复伤口敷料潜在材料[25]。

图4 BSP促进创面愈合的潜在生物活性[26]

2.1 BSP亲水凝胶的开发

有学者制备以氧化BSP为基质的亲水凝胶，所制备的亲水凝胶具有优良的溶胀性能及亲水渗透性，在吸收伤口渗出物方面显示出优异的性能，并且能够为伤口创建合适的流体环境，药理实验表明 12.5%的交联BSP亲水凝胶具有促进小鼠伤口愈合的作用[26]。体外研究表明BSP可以促进人脐带血管内皮细胞的增殖和迁移，这表明BSP可能具有上调血管内皮生长因子的能力[27]。BSP也具有双向调控炎症的作用，小鼠后背创面愈合实验表明，BSP亲水凝胶施用到小鼠伤口后，在伤后4 day适当增加TNF-α、iNOS和NO表达，在4到7day在新生皮肤组织形成阶段可以逐渐降低TNF-α、iNOS和NO表达的水平，BSP亲水凝胶可以使创面维持在适当的炎症环境下以此促进创面愈合。Xiuming Cui[28]等，使用BSP和卡波姆制备水凝胶，所制备的水凝胶通过跨表皮水损失试验表明，该水凝胶可以明显改善皮肤通透性，且通透性能与BSP的浓度有直接联系，生物活性评价表明，水凝胶可以激活凝血因子。

2.2 BSP创伤敷料复合材料的开发

雷霆等[29]以明胶、BSP和三七超微粉为材料制备了一种新型复合材料，通过动物模型实验初步证实这种复合材料可以促进大鼠创面愈合，其机理可能与VEGF表达有关。Lang Ding[30]等使用壳聚糖、BSP和纳米Ag制备出新型双层促创面愈合敷料，其中BSP具有加速水凝胶形成，使敷料孔径分布均匀，改善敷料力学性能的作用，纳米Ag具有抑制微生物侵入伤口的作用。体外细胞实验表明，所制备的新型敷料可以促进小鼠成纤维细胞（L929）的增殖，动物实验研究表明，这种新型创面敷料，可以促进小鼠后背创面组织的愈合，加速表皮组织的形成，这种新型双层复合材料在伤口敷料应用上具有巨大的潜力。

3 BSP作为药物载体的应用

天然多糖，如海藻酸盐，葡聚糖，壳聚糖等，已广泛作为药物载体的生物材料被应用。过去人们对于多糖的研究重点主要集中在其物理性质方面，近年来的研究开始利用其固有的生物学功能，特别是其对生长因子调控和特异性细胞受体的亲和力，研究人员正在致力于发现和设计可满足物理特征，且具有独特的生物活性碳水化合物聚合物。BSP因其独特的生物活性和物理性能在药物传递方面受到人们的关注。

3.1 BSP作为眼科用药载体

BSP可作为眼科用药左氧氟沙星的载体[31]，增加左氧氟沙星在角膜的积累量，且BSP/左氧氟沙星杀灭金黄色葡萄球菌的速率要大于单独使用左氧氟沙星，这表明BSP作为载体可以增加左氧氟沙星载角膜中的生物利用度[32]。

3.2 BSP胃滞留制剂的开发

胃溃疡（Gastric ulcer）属于消化道溃疡，主要是指胃黏膜被胃消化液损伤造成的胃黏膜肌层的组织损伤。白及是中医药治疗肺胃出血的经典药物，白及散、乌白散、半夏白及散等，均是使用白及用于治疗胃出血和胃溃疡的经典方剂。BSP是中药白及治疗胃溃疡的主要成分，具有高黏性和生物相容性，在胃内可形成一定厚度和强度的物理胶状膜黏附于胃粘膜，起到保护和修复胃溃疡的作用。有学者对BSP对胃溃疡的防治作用也进行了研究[33]，通过药理实验研究发现，BSP对乙醇灼伤法引起的大鼠胃溃疡，具有明显的抑制作用，可促进溃疡面的愈合，且存在量效关系。

BSP作为高分子材料，既是一种治疗胃溃疡的药物，也是一种良好的药物载体，以BSP为载体制备胃内滞留剂型，可针对胃部疾病进行精准定位及长效黏附给药，体现中医药“药辅合一”用药思想。

3.4 BSP肿瘤靶向制剂的开发

Lei Dong[34]等人以BSP为基质制备了肿瘤靶向载体材料，使寡核苷酸在巨噬细胞中释放，成功抑制了TNF-α表达。BSP也可与其他分子结合形成共轭，以此达到药物载体的作用，有学者借此设计出BSP与抗肿瘤药物阿仑磷酸钠（ANL）的复合物，结果表明BSP+ANL复合物组抑制肿瘤效果明显优于ANL组，BSP可作为载药系统使ANL目标性的杀灭肿瘤细胞，这与BSP与肿瘤中巨噬细胞的亲和力有关[35]。BSP可以制备成纳米粒作为药物载体，有文献报道，硬脂酸改性后的BSP[36]可通过超声波分散法制备纳米粒，所制备BSP纳米粒子具有肝脏靶向性，通过动物实验表明，BSP纳米粒子可有效运载水飞蓟素使其富集于小鼠肝脏。

4 BSP安全性评价

白及多糖的安全性评价是其开发与应用的关键因素。急性毒性试验显示，昆明小鼠口服BSP（4000mg﹒Kg-1），并未导致小鼠死亡，且小鼠食物摄取量，毛发光泽度，体重都没有发生显著改变[37]。兔子阴道刺激试验结果表明，BSP（3000mg﹒Kg-1）局部给药，兔子阴道并未出现充血和肿胀阴道黏膜细胞脱落的现象。BSP皮肤过敏实验研究表明[38]，BSP不会对实验动物的皮肤造成任何刺激或者引起皮肤的过敏反应。Xianggen WU[32]等人，以BSP为基质的制备新型黏膜粘着剂，并通过兔眼安全性评价实验评价其安全性，实验结果表明兔眼结膜和眼前房注入低浓度的BSP（10 mg﹒mL-1）不会造成不良反应，BSP可以作为黏膜黏着剂使用。综上所述，根据已有文献报道，BSP在短时间内外用或大剂量口服是安全的，不会造成毒副作用。

5 展望

白及多糖作为医药用途的多糖，以其优良的物理和生物特性，在药物输送和创面敷料生物活性材料的开发表现出潜力，在用于皮肤、软骨、骨组织工程等方面具有广阔的应用前景。其一，BSP多糖聚合物的特殊分子结构，可通过化学改性的方法对其化学结构修饰，控制其分子量及生物活性，以此制备符合需求的BSP生物材料，可尝试以BSP为原料制备三维网状聚合亲水凝胶，作为药物载体和组织工程支架，用于三维细胞培养和组织工程研究；其二，BSP作为葡甘聚糖，具有丰富的甘露糖和葡萄糖单位，可被各种细胞受体识别，甘露糖与巨噬细胞-甘露糖受体之间的可相互作用，肿瘤微环境中的巨噬细胞具有大量甘露糖受体，BSP作为优良的药物载体材料，靶向抗肿瘤药到肿瘤微环境，可参与细胞免疫调节，肿瘤免疫治疗；其三，BSP不仅有促创面愈合的活性，还具有优良的成膜性能，可以开发以BSP为基质的液体创可贴，用于外伤、烧伤、压疮、日常损伤的护理。此外，亦可采用冷冻真空干燥的方式制备疏松多孔的BSP止血海绵，用于创面快速止血，发挥其快速止血的活性。

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Exploration on pharmaceutical applications of Bletillastriata Polysaccharide in medical biomaterials

/QU Yan, ZHANG Chen, LIAO Zhen-cheng, HU Ling-li, HE Yao//(School of Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine,Chengdu 611137, Sichuan)

Bletillastriata Polysaccharide (BSP) is glucomannan extracted from traditional Chinese medicine Bletillastriata,which has the effects of anti-inflammatory, anti-oxidation, anti-ulcer and anti-tumor, regulating immune activity, and other biological activity. It has the characteristics of local retention, targeting, self-degradability, non-irritating, non-toxic and non-side effects etc. BSP is widely used in the food industry, pharmaceutical industry and daily chemical industry. This paper focuses on the application of BSP in wound dressings and drug carriers based on the physical and biological characteristics, and provides a reference for the development and utilization of BSP in medical biomaterials.

Bletillastriata Polysaccharides; bioactive materials; wound dressings; drug carriers

R28

A

1674-926X(2017)05-016-05

国 家中医药管理局，2014年全国中药特色技术传承人培训项目；四川省科技厅应用基础项目（2015JY0139）

成 都中医药大学药学院，成都 611137

瞿 燕（1976—），女（汉族），教授，从事中药炮制与制剂研究工作，Email:quyan028@163.com

何 瑶（1985—），在读博士，讲师，从事中药制剂和新剂型研究工作，Email:heyao3231@163.com

2017-05-21

(责任编辑：何瑶)