壳聚糖在医药材料的研究进展
壳聚糖在医药材料上的研究进展
吴苏亚
南京中医药大学 08药学一班 042008118
摘要：甲壳素是一种丰富的自然资源,壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物。随着壳聚糖及其衍生物研究的迅速发展,其研究内容和应用范围越来越广泛。这篇文章对壳聚糖的物理化学以及生物学特性作了阐述,对壳聚糖基生物医药材料的研究及应用现状作了介绍,并指出壳聚糖的定向接枝和修饰正在成为生物材料新的研究热点和方向。
关键词：壳聚糖，医药材料
Application Process of Chitosan-based Medical Materials
Wu Suya
Abstrac：Chitinwas an abundantnatural resource, and chitosanwas the productof the deacelation reaction of chi-tin.Chitosan and their derivatives have been studied for long time by more and more group. Their ap-plication field becomes wider and wide. The physicochemical and biological properties of chitosan and its derivatives as biomedical materials were described. Furthermore,current applica-tions of chitosan biomaterials and their development trends were introduced.It is also proposed that the selec-tive graft and modification of chitosan is a new research focus and direction in the fields of biomedical materi-als.
Key words: chitosan; medical material
壳聚糖是甲壳质的主要衍生物,又称为甲壳胺、壳多糖、几丁(聚)糖、可溶性甲壳素、脱乙酰甲壳素、粘性甲壳素、聚氨基葡萄糖等,化学名为聚-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖。壳聚糖是一种天然聚阳离子多糖衍生物,具有优良的生物亲和性,其分子链上丰富的羟基和氨基使其易于进行化学修饰而赋于多种功能。由于壳聚糖及其衍生物安全性良好，且具有可降解性和组织相容性，因此在医药材料中也得到广泛应用。
壳聚糖制成的医药材料,除了具有普通高分子材料的物理化学、机械性能稳定以及可接受消毒等相应处理的特性外,还能够在生物体内酶解成易被吸收、无毒副作用的小分子物质,并且不会残留在活体内,具有很好的应用前景。本文讨论
了壳聚糖的理化性质和药理活性,并对其作为生物医药材料的应用进展进行综述。
1、壳聚糖的理化性质及药理活性
1.1物理性质
壳聚糖呈白色或灰白色,略有珍珠光泽,半透明无定形固体,约在185℃分解,不溶于水和稀碱溶液,可溶于稀有机酸和部分无机酸(盐酸),但不溶于稀硫酸、稀硝酸、稀磷酸、草酸等。壳聚糖作为溶液被存放和使用时,需处于酸性环境中,但由于其缩醛结构的存在。使其在酸性溶液中发生降解,溶液粘度随之下降,最终生成葡萄糖胺。
1.2化学性质
壳聚糖分子的基本单元是带有胺基的葡萄糖,分子中同时含有氨基和羟基,性质比较活泼,可修饰、活化和偶联。
1)壳聚糖分子中的—OH和—NH2基团具有配位、螯合作用,可以与交联剂进行交联、接枝改性成网状或树枝状等结构。
2)壳聚糖分子中的—NH2与过渡金属元素形成配合物,再与交联剂作用,形成具有一定“模板剂”的记忆力和选择性吸附性能。
3)壳聚糖在适当条件下可进行酰基化,制备具有低碳数水溶性衍生物和高碳数疏水性衍生物。
1.3药理活性
1）抗菌活性:已有大量的研究证实壳聚糖及其衍生物具有广谱的抗菌活性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、枯草杆菌、八叠球菌、放线菌和热带白色念珠菌等均具有抑制作用。
2)调节脂质代谢:壳聚糖可以通过抑制脂质等的吸收，用于降脂、降胆固醇。壳聚糖在胃中能与胃酸作用形成复合盐，吸附甘油三酯、脂肪酸、胆汁酸和胆固醇等形成不溶性的复合物，通过消化系统排出体外。
3)调节凝血功能：壳聚糖通过表面的正电荷与红细胞表面带负电的神经氨酸残基的相互作用，介导红细胞聚集，从而可以实现其止血的作用。
1、壳聚糖在生物医药材料的应用
2.1纳米载药微粒
壳聚糖纳米载药微粒包括纳米粒子和纳米胶囊,是直径在10~150 nm之间的固态、胶态粒子,药物活性组成通过溶解、包裹作用位于粒子内部,或吸附、附着于粒子表面。将壳聚糖应用于纳米载体的研究，是20世纪90年代末逐渐发展起来的新兴研究领域。载药壳聚糖纳米粒的制备方法包括离子凝胶化法、复凝聚法、共价交联法、乳滴聚结法等。目前壳聚糖纳米粒主要应用于基因治疗的载体、药物的缓释和靶向制剂、蛋白质和多肽的特殊制剂。壳聚糖制成的纳米粒具有靶向、缓释、增加药物吸收等作用。纳米载药系统特有的性质,使其在药物输送方面具有独特的优势。纳米载药微球也由于其靶向性,以及可以降低药物的毒副作用,成为目前药剂学研究的热点之一。
2.2 吸附剂
壳聚糖具有生物相容性和血液相容性,在医学上可以用作免疫吸附剂。研究发现,将聚赖氨酸固定涂覆到壳聚糖的尼龙膜上形成的膜,可以吸附胆红素-磷酸盐溶液和胆红素-白蛋白溶液中的胆红素.研究制得的纳米羟基磷灰石/壳聚糖(n-HApC)生物无机复合物,其脱氟能力遵循朗缪尔等温线,通过对含氟样水检测,发现其脱氟能力为1 296 mg/kg,微球可以回收使用,是一种有效的除氟吸附剂。
内毒素血症(Endotoxemia)可出现于多种疾病过程中,导致器官坏死、不可逆休克和死亡。如何及时有效地清楚患者体内的内毒素,是临床医学面临的一个难题.以交联壳聚糖为载体,发现连接乙烯胺类配体的吸附剂对内毒素有很高的附量及清除率,并且随着配体上氨基含量的增加,单位配体的吸附量明显增大,血液相容性实验证明其具有良好的相容性,临床应用前景广阔。
2.3壳聚糖微囊/微球
微球按制备材料分可分为淀粉微球、明胶微球、白蛋白微球、聚酣类微球、壳聚糖微球、聚乳酸微球等。微球是目前作为缓控制剂研究的热点,常见的制备壳聚糖微球的方法有:乳化化学交联法、pH调节法、喷雾干燥、溶剂蒸发法、膜乳化-两步固化学法等,其中以乳化交联法最为常见,即药物分散于壳聚糖醋酸水溶液中,与表面活性剂的甘油相混合处理后,再与戊二醛、甲醛环氧氯丙烷等乳化交联便可制成[36]。这类微球不仅具有缓释功能,还具有载药量大,性能稳定的特点,更可靶向分布于肿瘤组织,加强药物的穿透性和滞留性,提高药物的稳定性及生物利用度,降低全身血液浓度,减少毒副反应。
2.4作为靶向载体
利用壳聚糖及其衍生物在不同酸性环境中具有不同的药物释放速率的特性,制成具有吸收部位特异性的消化道制剂,可起到靶向作用。如在众多的结肠靶向药物传递系统中,以壳聚糖及其衍生物作为辅料的生物高分子药物传递系统可被结肠部位的微生物所降解,是一种优良的结肠靶向的传递系统,因而具有广泛的应用前景。
2.5医药敷料
可以有效抑制生物医药材料之间的非特异性.将壳聚糖设置于材料表面,通过配体与细胞表面受体间的生物识别赋予材料生物相容性和特异性。壳聚糖凭借其优异的生物相容性,既是优良的材料,又是优异的受体。以壳聚糖为原料,可以制成不同临床目的的医药材料.其作用机理可能是由于甲壳素和壳聚糖带有一定的正电荷,可以从血液中分离出血小板因子-4,增加血清中H6水平或促进血小板凝集, 进止血和细胞基质再生,加速皮肤以及骨组织的形成。通过将甲壳素或壳聚糖细粉直接散布在伤口或喷雾于创面,可以促使伤口愈合速度提高22%~55%。
3、结语
壳聚糖及其衍生物具有资源丰富、价格便宜、安全无毒等优点,应用领域十分广阔,有巨大的潜在市场。加强对壳聚糖及其衍生物产品的研究开发,使之产业化,特别是在医药及保健品领域,必将产生巨大的经济效益和社会效益,为我国的经济发展做出新的贡献,造福人类。
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甲壳素 几丁质 壳聚糖的区别
甲壳素、几丁质、壳聚糖的区别 甲壳素：又称甲壳多糖、几丁质。甲壳动物（虾、蟹）等的骨骼和菌类（地衣）等的细胞膜的重要成分。白色半透明固体。不溶于水、乙醇和乙醚。是由N-乙酰α-氨基-D-葡萄糖胺以β(1→4)糖苷键连结而成的含氮多糖。溶于浓无机酸和无水甲酸。在浓酸或浓碱中发生水解而成α-氨基葡萄糖。可用于纺织品的防皱和防缩处理；直接染料或硫化染料的固色；涂料印花的固着；木材的胶合以及防雨篷布的上浆等。也可用作制人造纤维和塑料等的原料。由含有甲壳质的物质如虾壳、蟹壳等提取制得。 壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物，又称可溶甲壳素、壳多糖、甲壳胺，是一种天然生物高分子聚合物，白色结品性扮末。有很强的吸湿性，仅次于甘油，高于聚乙二醇、山梨醇。在吸湿过程中，分子中的羟基、胺基等极性基团与水分子作用而水合，分子链逐渐膨胀，随着pH值的变化，分子够从球状胶束变成线状。具有很好成膜性、透气性和生物相容性。无毒，且可生物降解。 甲壳素（几丁聚糖）俗称壳聚糖、几丁质，也称壳胺糖或救多善，学名为几丁聚糖（chitosan）。广泛存在于蟹、虾等甲壳动物的外壳及各种昆虫的表皮和贝类等软体动物的骨骼、外壳中，以及蘑菇和灵芝等的细胞壁中，是自然界中唯一带正电荷的动物性膳食纤维素。 甲壳素的用途广泛，除工业、农业、轻纺、环境保护、化妆品等领域外，它的医疗保健作用更令人刮目相看，因为它完全不同于一般的营养保健品。它对于人体具有调节免疫功能，有活化细胞、抑制老化、预防疾病、调节人体生理功能等作用，被欧美学术界誉为与蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质并列的第六大生命要素。
是功能最全面、效果最显着的第三代机能性健康食品。 （一）甲壳素的特点：“五个一” １．甲壳素是目前唯一天然的含有正电荷阳离子基团的可食性动物纤维； ２．甲壳素是糖类中唯一的碱性多糖； ３．甲壳素保健食品是日本政府批准的唯一允许宣传疗效的机能性保健食品； ４．甲壳素资源是自然界里含氮量最高的天然资源； ５．日本国际健康研究所所长金子今朝夫在其着作《七种最佳抗癌食品》一书中把甲壳素摆在灵芝、刺五加、螺旋藻、蜂胶、啤酒糟、半藻类之冠；上海胸科医院廖美琳教授在第六届全国肺癌会议报告中，把甲壳素摆在三种抗癌细胞特种的物质（甲壳素、多肽、肝素）之首。 （二）甲壳素结构式： 1．如将虚线方块去掉（即去乙酰基），则实线括号内的结构，即为壳聚糖分子式。如把虚线方块去掉再把 -NH ˉ换成 OH, 则实线内的结构即为葡萄糖分子式。 2 ．甲壳素结构式中的 n ，代表 1~2,000 个分子。壳聚糖结构式中的 n ，代表1~2,000 分子。 葡萄糖结构式中的 n ，代表 1~1,000 个分子。如 n 数为 350~1,000 时叫植物性纤维素。亦然，甲壳素叫动物性纤维素。
有机抗菌剂研究现状及发展趋势
有机抗菌剂研究现状及发展趋势 张葵花1, 2 , 林松柏 1 , 谭绍早 2 (1. 华侨大学材料学院 , 泉州 362000; 2. 暨南大学化 学系 , 广州 510630) 摘要: 综述了国内外天然、低分子、高分子有机抗菌剂的研究现状及应用 , 探讨了不同抗菌剂的结构与性能的关系 , 展望其发展趋势。指出有机 - 无机复合抗菌剂兼有了有机抗菌剂的高效性、持续性及无机抗菌剂的安全性、耐热性 , 将是今后国内研究的热点。 关键词: 天然有机抗菌剂 ; 低分子有机抗菌剂 ; 高分子有机抗菌剂 ; 研究现状 ; 发展趋势 0 引言 随着生活水平的提高, 人们对生活环境的认识和要求在不断提高, 特别是对健康的意识也在不断增强。由于有害细菌在自然界分布非常广泛 , 而且种类繁多 , 数量庞大 , 严重威胁着人类的健康[ 1 ] 。由细菌传播感染产生的疾病 , 已构成了一大社会问题 , 引起广泛关注。有机类抗菌剂具有杀菌速度快 , 抗菌效能高 , 加工方便, 颜色稳定等特点, 使用历史长 , 在某些领域中有着不可替代的作用。近年来, 科研人员致力于发展高效、低毒、环境友好、缓释、长效的有机抗菌剂。 1 天然有机抗菌剂 天然有机抗菌剂主要是从蟹和虾的壳中提炼出来的壳聚糖 , 壳聚糖是一种价廉、具有活性— NH 2 的天然高分子 , 具有广谱抗菌性 , 对霉菌、细菌都有很好的抗菌性能 , 对人体无毒、无刺激。不过壳聚糖的抗菌性能受 pH 值、相对分子质量、脱乙酰度的影响 , 一般 pH 值为 5 . 5 ～ 6 . 5 时抗菌性最强 , 相对分子质量在 10 000 ～100 000 范围内抗菌性能更好 , 随着脱乙酰度的增加而出现极值 [ 2 ] 。为了更好地利用壳聚糖作抗菌剂, J ia Zhishen 等[ 3 ] 在壳聚糖上接上不同长度的烷基季铵盐 , 制备了一系列的壳聚糖衍生物。由于壳聚糖的衍生物在酸性和碱性条件下都可溶 , 因此有着更广泛的应用。对抗菌性能的研究表明经过改性的壳聚糖抗菌活性有所提高 , 而且抗菌活性随着烷基链的增长而增加。 Sun Yun 等[ 4 ] 通过两步法在海藻酸钠 ( SA) 中引入壳聚糖齐聚物 (COS) 支链 , 实验表明SA - COS 中 , 只需含 1 . 8% 的 COS, 就能使金黄色葡萄球菌减少 99 1 9% 。这种抗菌海藻酸盐可以与多价金属离子 ( 通常为Ca 2 + ) 交联形成各种形状的水凝胶。用这种水凝胶做成的伤口覆盖物 , 既能保持有利于伤口愈合的湿度 , 又能防止细菌感染。由于壳聚糖及其衍生物对人体无毒和具有生物相容性 , 被广泛用于食品加工行业及医药行业。但是天然有机抗菌剂的耐热性差 , 不适宜用在塑料等对耐热性要求较高的行业。 2 低分子有机抗菌剂 低分子有机抗菌剂主要有季铵盐类、季鏻盐、双胍类、醇类、酚类、有机金属、吡啶类、咪唑类等。其抗菌机理主要是与细菌和霉菌的细胞膜表面的阴离子相结合 , 或与巯基反应 , 破坏蛋白质和细胞膜的合成系统 , 从而抑制细菌和霉菌的繁殖。 2. 1 季铵盐类抗菌剂 季铵盐类抗菌剂由于价格低廉 , 杀菌速度快 , 已经被人们广泛研究和利用。国际上已经开发出 4 代有典型意义的季铵盐抗菌剂。这类抗菌剂的抗菌能力和毒性随结构变化的一般规律是[ 5 ] : 同类季铵盐抗菌剂含短烷基
壳聚糖的应用研究进展(综述性论文)
绿色原料——壳聚糖的应用研究进展 09化学1班 XXX 指导老师：沈友教授 (惠州学院化学工程系，广东，惠州，516007) 摘要:本文综述了绿色原料壳聚糖的应用研究进展，着重介绍了壳聚糖在食品，水处理，生物药用，造纸业等方面的应用。 关键词:壳聚糖应用食品水处理 前言 原料在化学品的合成中非常重要，其可以成为影响一个化学品的制造、加工与使用的最大因素之一。如果一个化学品的原料对环境有负面的影响，则该化学品也很可能对环境具有净的负面影响。要实现绿色化学，在选择原料时应尽量使用对人体和环境无害的材料，避免使用枯竭或稀有的材料，尽量采用回收再生的原材料，采用易于提取、可循环利用的原材料，使用环境可降解的原材料。 自然界的有机物，数量最大的是纤维素，其次是蛋白质，排在第三位的是甲壳素，估计每年生物合成甲壳素100 亿t。甲壳素N-脱乙酰基的产物壳聚糖就是一种重要的绿色原料。 壳聚糖化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，壳聚糖的外观为白色或淡黄色半透明状固体, 略有珍珠光泽, 可溶于大多数稀酸如盐酸、醋酸、苯甲酸等溶液, 且溶于酸后,分子中氨基可与质子相结合, 而使自身带正电荷。自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。壳聚糖无毒无害,具有良好的保湿性、润湿性,能防止静电; 化学稳定性良好, 但吸湿性较强, 遇水易分解。对壳聚糖进行化学改性, 得到的壳聚糖衍生物在许多物化性质方面都得到改善，其应用也更加受到关注。本文着重介绍了壳聚糖在食品，医药，水处理方面的应用进展。
利用壳聚糖制作食品包装的探索与研究
利用壳聚糖制作食品包装的探索与研究 【摘要】壳聚糖（chitosan）属含氨基的均态直链多糖衍生物，是由自然界广泛存在的几丁质（chitin）经过脱乙酰作用得到的少数具有荷电性的天然产物之一，也是迄今发现的唯一一种天然碱性多糖。在大多数弱酸条件下壳聚糖可以溶解成胶体，可以制成薄膜。本文就壳聚糖成膜后具有抗菌性，抗氧化性等对食品有保鲜功能展开研究，并证明其利用在食品包装材料上具有广阔的前景。 【关键词】壳聚糖保鲜食品包装 引言 虾壳、蟹壳是水产工业的废弃物，堆放一段时间就会腐坏，造成环境污染；而广泛存在于蟹、虾和昆虫的外壳及菌类、藻类的细胞壁中的甲壳素等物质（还有蛋白质和红色素）可经过1，4键链接而成的线形聚合物――壳聚糖（化学名称为：聚葡萄糖胺（1-4）-2-氨基-B-D葡萄糖），是天然多糖中唯一的碱性多糖。壳聚糖具有优良的物理化学性能、生物相容性、抗菌性、生理活性、成膜性，由壳聚糖制得的功能材料且有较强的抗菌性能，可应用于医药、农业、工业、食品及化妆品等行业[1]。 （1）研究发展过程。1811年，法国科学家H.Braconnot
从动物的甲克中提取到甲壳素。1859年，法国一位名叫Rouget的研究者将甲壳素放在浓KOH溶液中煮沸，洗净后溶于有机酸，便得到了壳聚糖。1934年，在美国才首次出现了关于制备壳聚糖及相关物质的专利，并于1941年成功制备壳聚糖人造皮肤和手术缝合线。20世纪90年代，壳聚糖的应用和生产达到了高潮――全球壳聚糖的年产量数万吨。 （2）结构。经研究证实，壳聚糖的空间结构是一个复杂的双螺旋结构，每个螺旋平面有6个糖残基，螺距为 0.515nm。壳聚糖的基本组成单位是氨基葡萄糖，基本结构单元是壳二糖。 （3）物理性质。壳聚糖是一种白色或灰白色固体，没有固定形状，色泽上呈半透明，略带有珍珠光泽。不能溶于水和碱溶液中，可溶于烯酸（pH<6）。壳聚糖在溶液中是带正电荷多聚电解质，具有优良的吸附性、成膜性和通透性、保湿性等。 （4）化学性质。壳聚糖链官能团较多，能发生各种反应，O-酰基化和N-酰基化、含氧无机酸酯化、醚化、N-烷基化、氧化、螯合、酸吸附、接枝共聚和交联反应，其中比较重要的是酰基化和醚化反应[2]。 （5）壳聚糖的制备。壳聚糖的制备有化学制备法、生物降解法、机械加工法，其中化学制备法如下流程：虾壳→稀酸溶液搅拌（1.5h）→加入氢氧化钠水溶液（加热2h）→
壳聚糖的制备方法及研究进展
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/b62444747.html, 壳聚糖的制备方法及研究进展 作者：张立英 来源：《山东工业技术》2018年第02期 摘要：壳聚糖作为一种碱性多糖被广泛应用于食品、生物、化工、医疗等领域。本文重点介绍了壳聚糖的制备方法及其研究进展，并对其发展趋势进行了展望。 关键词：壳聚糖；碱性多糖；制备方法 DOI：10.16640/https://www.360docs.net/doc/b62444747.html,ki.37-1222/t.2018.02.016 壳聚糖本身的分子结构类似于纤维素，因其多了一个带正电荷的胺基，使其化学性质较为活泼。目前壳聚糖正因其优良的生理活性在食品、化妆品、医药、化工、污水处理等方面展现出广阔的应用前景，近十年来国内外对于壳聚糖的开发研究热度一直持续不减，各种新颖的制备方法也是层出不穷。 1壳聚糖的来源 壳聚糖通常是由甲壳素（又名几丁质）经脱乙酰基作用获得，甲壳素在自然界中广泛存在于高等真菌以及节肢动物（虾、蟹、昆虫等）的外壳中，其中虾壳、蟹壳是工业生产壳聚糖的主要原料。由于大分子间的氢键作用，天然存在的甲壳素构造坚固，化学性质稳定，不溶于水、酸碱和一般的有机溶剂，这也使得甲壳素的应用范围非常有限，因此甲壳素只有经脱乙酰基处理成壳聚糖才能获得广泛应用。 2壳聚糖的制备方法 （1）化学降解法。传统的壳聚糖生产多采用化学降解法。作为壳聚糖工业生产最常用的制备方法，化学降解法简便易行，效率高，整个生产过程容易控制，但该法环境污染较为严重，对周边环境具有一定的破坏性。欧阳涟等从蟹壳中获取甲壳素，并通过脱乙酰反应制备出了壳聚糖。试验探究了影响产物壳聚糖脱乙酰反应的各种因素，如反应温度、碱液含量及反应时间等，最终确定制备高脱乙酰度壳聚糖的条件为反应温度70℃，碱液质量分数47%，反应时间10 h。 （2）微生物培养法。微生物发酵法生产壳聚糖起源于美国，我国从上世纪90年代开始研究。其主要原理是利用微生物自身生产的酶进行催化，从而脱去甲壳素中的乙酰基，进而制备壳聚糖。目前该领域研究重点主要集中在优良菌株的选育和培养基的优化上。 贺淹才等首先采用电解法从培养的黑曲霉湿菌体中制得甲壳素，然后采用碱提取法从培养的黑曲霉湿菌体中制备壳聚糖。试验基于黑曲霉细胞壁的主要成分为蛋白质与甲壳素，而蛋白质带有可电离的基团，于溶液中可形成带电荷的阳离子和阴离子，在外加电场作用下发生迁
壳聚糖抗菌剂研究进展
Bioprocess 生物过程, 2017, 7(4), 41-48 Published Online December 2017 in Hans. https://www.360docs.net/doc/b62444747.html,/journal/bp https://https://www.360docs.net/doc/b62444747.html,/10.12677/bp.2017.74006 Research Progress on Chitosan Antimicrobial Maotao Wu SunRui Marine Environment Engineering Co., ltd, Qingdao Shandong Received: Nov. 20th, 2017; accepted: Dec. 1st, 2017; published: Dec. 7th, 2017 Abstract Chitosan is a nature macromolecule. With the investigation, its applications are broad. The article summarizes the research and application of chitosan as an antimicrobial, the mechanism and the infective factors, and the development foreground of the chitosan antimicrobial is prospected. Keywords Chitosan, Antimicrobial, Mechanism, Prospect 壳聚糖抗菌剂研究进展 吴茂涛 青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司，山东青岛 收稿日期：2017年11月20日；录用日期：2017年12月1日；发布日期：2017年12月7日 摘要 壳聚糖是一种天然的高分子，随着研究的深入发展，应用范围越来越广泛。本文概述了壳聚糖在抗菌剂领域的研究应用情况，归纳总结了其抗菌机理及其影响因素，同时展望了壳聚糖抗菌剂的发展前景。 关键词 壳聚糖，抗菌剂，机理，展望
改性壳聚糖的研究进展
改性壳聚糖的研究进展 1壳聚糖的理化性质 壳聚糖(chitosan，(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖)是甲壳素(chitin,(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖)部分脱乙酰化的产物。甲壳素广泛存在于蟹、虾以及藻类、真菌等低等动植物中，含量极其丰富，自然界每年产量约在100亿吨，是仅次于纤维素的第二大多糖。它是由葡萄糖结构单元组成的直链多糖，此多糖中含有数千个乙酰己糖胺残基，因此在分子间形成很强的氢键，导致其不溶于水和普通有机溶剂，这就大大限制了其应用范围。 将甲壳素在碱性条件下加热，脱去N-乙酰基后可生成壳聚糖。人们常将N-脱乙酰度和粘度(平均相对分子质量)作为衡量壳聚糖性能的两项指标。N-脱乙酰度是判定壳聚糖溶解性的依据，脱乙酰度越高，分子链上的游离氨基就越多，在酸中的溶解性就越好；而壳聚糖相对分子质量越大，分子之间的缠绕程度就越大，溶解度就越小。壳聚糖是自然界中唯一的一种碱性多糖，它一般是白色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体。壳聚糖可溶于大多数稀酸，如盐酸、醋酸、苯甲酸溶液，且溶于酸后分子中氨基可与质子结合，使自身带上正电荷。甲壳素及壳聚糖的结构式如图1所示：
图1壳寡糖与壳聚糖的结构式 甲壳素和壳聚糖在自然界可以被各种微生物降解。微生物中的甲壳素酶(chitinase)可以随机地水解甲壳素的N-乙酰-β-(1-4)糖苷键。而壳聚糖可以被多种酶水解，包括壳聚糖酶(chitosanase)、麦芽糖酶、脂肪酶、以及各种来源的蛋白酶。在人体内甲壳素酶和壳聚糖酶并非普遍存在，通过测定显示N-乙酰壳聚糖在人血清中可以被人体内普遍存在的溶菌酶(lysozyme)降解。 壳聚糖的主链结构中引入了2-氨基，化学性质区别于3,6-羟基，与甲壳素相比增加了反应选择性的功能基团。由于C6-OH是一级羟基，C3-OH是二级羟基，空间位阻不同反应活性也不同，再加上C2-NH2，壳聚糖就具有三个活性不同的可供修饰的基团。根据不同的需要，被修饰的壳聚糖作为一种功能大分子广泛用于各种领域。由于壳聚糖只在酸性水溶液中溶解，而在中性或碱性水溶液中以及多数有机溶剂中不溶，限制了它的应用范围，因此科学家们采用衍生化的方法对壳聚糖进行改性获得了多种水溶性和可溶解于某些有机溶剂的衍生物，大大扩展了壳聚糖的应用范围。其中包括对壳聚糖进行N-,O-酰化，含氧无机酸酯化，醚化，N-烷基化，C6-OH和C3-OH的氧化，以及鳌合、交联等，在此过程中获得了许多性能良好，甚至是
壳聚糖的抑菌机理及抑菌特性研究进展
壳聚糖的抑菌机理及抑菌特性研究进展 吴小勇 曾庆孝 阮征 张立彦 (华南理工大学轻工与食品学院,广州510640) 摘 要:本文介绍了壳聚糖的抑菌作用及其在食品防腐保鲜方面的应用,还对壳聚糖的抑菌机理及其影响因素进行了较为全面的讨论。 关键词:甲壳素,壳聚糖,抑菌,防腐保鲜 Progress in the Study of Antimicrobial Activities of Chitosan Xiaoyong Wu,Q ingxiao Z eng,Zhen Ruan,Liyan Zhang (College of Light Industry&Food Science,South China Univ.of Tech.,Guangzhou510640) Abstract:The antimicrobial activities of chitosan and its a pplication in food preservation were introduced in this article. Moreover,the antimicrobial mechanisms and the effect factors of chitosan were com pletely discussed. K ey w ords:Chitin,Chitosan,Antimicrobial activities,Preservation 0 简介 甲壳素是可以再生的生物大分子物质,在自然界中广泛存在,是自然界中存在的数量仅次于纤维素的第二大有机物,估计每年的生物合成量达100亿吨[1]。甲壳素的脱乙酰产物%%壳聚糖,由于存在自由氨基,其溶解性和化学反应活性大大改善,表现出比甲壳素更广泛的应用前景。壳聚糖在食品工业的应用主要有:食品防腐保鲜、酒类除浊和果汁的澄清、功能性食品添加剂、水净化等。Fereidoon Shahidi 等综述了甲壳素和壳聚糖在这方面的应用[2],宋清华等也有类似的介绍[3]。近年来,随着消费者对化学防腐剂的安全性的担忧和对天然防腐剂的喜好,关于壳聚糖在食品防腐保鲜方面的应用的研究也越来越多;但是在壳聚糖的抑菌机理和抑菌特性方面,不同的研究者得出的结论不同,有的结论一致,有的结论不一致,甚至相反;因此,对这些研究成果进行回顾,从中找出一些基本正确的,有规律性的结论是很有必要的。本文将努力在这方面做一些工作,并介绍部分关于壳聚糖的抑菌机理及应用研究方面的最新成果,供读者参考。 1 壳聚糖的抑菌机理 抗微生物的物质,其作用方式主要有以下几种[4]:损伤细胞壁、改变细胞的透性、改变蛋白质和核酸分子、抑制酶的作用、作为抗代谢物、抑制核酸的合成。关于壳聚糖及其衍生物的抑菌机理,从目前的研究结果来看,主要有以下几种可能:(1)分子量小于5000kDa的壳聚糖可以透过细胞膜[5],小分子壳聚糖进入微生物细胞内,与细胞内带负电的物质(主要是蛋白质和核酸)结合,使细胞的正常生理功能(例如DNA的复制和蛋白质的合成等)受到影响,导致微生物死亡[6]。(2)大分子的壳聚糖吸附在微生物细胞表面,形成一层高分子膜,阻止了营养物质向细胞内运输,从而起到杀菌和抑菌作用[5,6]。(3)壳聚糖的正电荷与微生物细胞膜表面的负电荷之间的相互作用,改变了微生物细胞膜的通透性,引起微生物细胞死亡[7]。(4)壳聚糖作为一种螯合剂,选择性地螯合对微生物生长起关键作用的金属离子,从而抑制微生物的生长和产毒; 64
壳聚糖及其衍生物抗菌性能研究进展
中国实用口腔科杂志2011年7月第4卷第7期 甲壳素（chitin）是N-乙酰基-D-葡萄糖胺以β-l，4键结合而成的多糖，是蟹、虾等甲壳类、甲虫等的外骨骼及蘑菇等菌类的细胞壁成分，广泛存在于自然界。壳聚糖（chitosan）是甲壳素脱去乙酰基的产物，安全无毒具有良好的生物兼容性，与人体细胞有良好的亲和性，无免疫原性，具有抗癌和抗肿瘤的作用。壳聚糖及其衍生物因其特有生物活性对多种细菌、真菌具有广谱抗菌的功能，在口腔抗微生物方面的应用逐渐得到重视。本文就壳聚糖及其衍生物抗菌性能方面研究现状进行综述。 1壳聚糖的抗菌活性 1.1壳聚糖对细菌的抗菌作用壳聚糖具有广谱抗菌作用。近年来研究发现，壳聚糖可抑制大肠杆菌、沙门菌属、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、李斯特单核细胞增生菌、小肠结肠炎耶尔森菌、链球菌、霍乱弧菌、志贺痢疾杆菌、产气单胞菌属及某些真菌等的生长［1］。 邓婧等［2］采用纸片药敏试验法，在pH6.5时对不同浓度壳聚糖进行抑菌实验，发现其对变形链球菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、幽门螺杆菌、牙龈卟啉单胞菌均有抑制作用。2％壳聚糖对变形链球菌、金黄色葡萄球菌的抑制效果最好，1.5％、1.0％、0.5％对变形链球菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑制效果优于幽门螺杆菌和牙龈卟啉单胞菌。有研究发现，在pH5.5时，1.0%壳聚糖（脱乙酰度为88.7%）对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌有强抑制作用［3］。 由于壳聚糖良好的成膜性和独特的抗菌性，它能有效抑制2种牙周致病菌——伴放线放线杆菌和牙龈卟啉菌的生长。Ikinci等［4］将壳聚糖凝胶或膜与洗必泰联用，证明壳聚糖对牙龈卟啉菌有一定的抑制作用，可避免洗必泰的不良反应，既可延长其作用时间，也能够明显抑制细菌生长。壳聚糖对促进血链球菌生物膜脱落有显著作用，且小分子量壳聚糖的作用效果最佳。壳聚糖对几种常见口腔致病菌不仅有抑制作用，而且经高温处理后其作用也很稳定，所以在治疗口腔感染方面壳聚糖将是有效药物［2］。1.2壳聚糖对真菌的抑制作用壳聚糖还具有抗真菌活性。壳聚糖可有效抑制皮肤浅表真菌的生长。刘晓等［5］研究壳聚糖凝胶对皮肤浅表真菌的抑制作用，发现壳聚糖凝胶剂对红色毛癣菌、断发毛癣菌均有较强抑菌作用，抑菌质量浓度为2.5～5g／L。Rhoades等［1］使用脱乙酰度为89%、质量浓度为1g／L的天然壳聚糖对念珠菌和白色隐球菌进行抑菌实验，发现其对2log cfu／mL念珠菌有明显的抑制作用，而对白色隐球菌却无抑制作用。Muhannad 等［6］在pH5.0条件下，使用0.5%壳聚糖（脱乙酰度92%）的乳剂对白色念珠菌的抗菌效果进行观察，发现24h后能使白色念珠菌数量减少达99%、黑曲霉菌减少达90%。可见壳聚糖对真菌也有很广泛的抑制作用，且作用效果与抗细菌作用类似。 作者单位：中国医科大学口腔医学院牙体牙髓科，沈阳110001 通讯作者：于静涛，电子信箱：Yjtao555@https://www.360docs.net/doc/b62444747.html, 综述 壳聚糖及其衍生物抗菌性能研究进展 刘扬，于静涛，孙莹莹，宋雪莲 文章编号：1674-1595（2011）07-0437-03中图分类号：Ｒ78文献标志码：Ａ 提要：壳聚糖由天然多糖甲壳素经脱乙酰化处理而成，是生物相容性和水解性较好的低聚糖，具有较好的广谱抗菌性。近年来，壳聚糖及其衍生物的抗菌性是医药、保健、食品和化妆品等领域的研究热点，本文就壳聚糖及其衍生物抗菌性能方面研究进行综述。 关键词：壳聚糖；壳聚糖衍生物；抗菌性；抗菌机制 Research on antibacterial action of chitosan and chitosan derivatives.LIU Yang，YU Jing-tao，SUN Ying-ying，SONG Xue-lian.Department of Endodontics，School of Stomatology，China Medical University，Shenyang 110001，China Summary：Chitosan，made by dehydration of natural polysaccharide chitin，is a biocompatible and soluble oligosaccha?ride and a good broad-spectrum antimicrobial.In recent years，antibacterial activity of chitosan and its derivatives is of special interest of research in the field of medicine，health，food and cosmetics，etc.This paper is a review on anti-bacte?rial performance of chitosan and its derivatives. Keywords：chitosan；chitosan derivatives；antibacterial action；antibacterial mechanism 437
甲壳素和壳聚糖
备注第7章甲壳素和壳聚糖 7.1 甲壳素和壳聚糖的结构、性能 7.2 甲壳素的存在状态与提取方法 7.3 甲壳素与壳聚糖的改性 7.4 甲壳素与壳聚糖及其改性产物的应用 掌握甲壳素和壳聚糖的基本结构和反应性能 了解甲壳素和壳聚糖的结构改性和应用 7.1 甲壳素和壳聚糖的结构、性能 7.1.1甲壳素的发现与命名 1、1811年 H.Braconnot 温热的稀碱溶液反复处理蘑菇，提取甲壳素， 命名Fungine，真菌纤维素。 2、1823年 A.Odier 甲壳类昆虫翅鞘中分离，命名Chitin 3、 4、1878年 G.Ledderhose 从Chitin水解反应液中检出氨基葡萄糖和乙 酸 5、1894年 E.Gilson 进一步证明Chitin中含有氨基葡萄糖，后来研究
盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸，但同时主链发生降解。 二、结构特征 研究证实，甲壳素与其他多糖一样，其分子链也是螺旋形，XRD照片给出的螺距为0.515nm，一个螺旋平面由6个糖残基组成。 测定方法：红外、核磁共振 三、壳聚糖的主要特性 1. 不能完全溶解于水和碱溶液中，但可溶于稀酸(pH<6)，游离氨基质子化促进溶解。溶于稀酸呈黏稠状，在稀酸中壳聚糖的β-1，4糖苷键会慢慢水解，生成低相对分子质量的壳聚糖。 2. 壳聚糖在溶液中是带正电荷多聚电解质，具有很强的吸附性。 3. 壳聚糖的溶解性与脱乙酰度、相对分子质量、黏度有关，脱乙酰度越高，相对分子质量越小，越易溶于水. 4. 壳聚糖具有很好的吸附性、成膜性、通透性、成纤性、吸湿性和保湿性 N-脱乙酰度和黏度（平均分子量）是壳聚糖的两项主要性能指标 脱乙酰度 （1）脱乙酰度（D.D.）的高低，直接关系到它在稀酸中的溶解能力、黏
壳聚糖_海藻酸钠_云南白药复合膜止血效果实验研究
第31卷第2期 2011年4月健康研究Health Research Vol．31No．2Apr．2011收稿日期：2010－05－20 基金项目：杭州师范大学2009－2010学年学生科研批准立项项目（0983XXM128） 作者简介：卢斌（1989－），男，浙江金华人，本科。 通讯作者：章志量（1961－），男，浙江杭州人，教授，硕士研究生导师，研究方向：外科学。 DOI ：10．3969/j．issn．1674-6449．2011．02．004基础医学 壳聚糖/海藻酸钠—云南白药复合膜 止血效果实验研究 卢斌，胡思思，诸娴，张良田，章志量 （杭州师范大学临床医学院，浙江杭州310036） 摘要：目的观察壳聚糖/海藻酸钠—云南白药复合膜的止血性能。方法制备壳聚糖/海藻酸钠—云南白药复合膜 组（I 组）同时设立模型对照组与明胶海绵对照组：壳聚糖/海藻酸钠复合止血膜组（II 组），壳聚糖止血膜组（III 组），明胶海绵组（IV 组）进行比较。半定量评价改良壳聚糖止血膜的止血效果。结果： 结果显示I 组与模型对照组及明胶海绵对照组的止血时间显著差异（P ＜0．01）。结论 壳聚糖/海藻酸钠—云南白药复合膜表现出显著的协同作用，止血作用显著强于其他各组，复合后膜的止血效果得到了较大提高，可望在创伤止血、外科手术上得到 广泛应用。 关键词：壳聚糖；海藻酸钠；云南白药；止血 中图分类号：R319文献标识码：A 文章编号：1674－6449（2011）02－0094－03Experimental Study of Hemostasis Effect of Chitosan /sodium-Alginate-Yunnanbaiyao Composite Film LU Bin ，HU Si-si ，ZHU Xian ，ZHANG Liang-tian ，ZHANG Zhi-liang （Clinical College of Hangzhou Normal University ，Hangzhou ，Zhejiang 310036，China ） Abstract ：Objective To investigate the role of chitosan /sodium-alginate-yunnanbaiyao composite films on hemostasis function．Methods Four groups were compared ：chitosan /sodium-alginate-yunnanbaiyao composite film group （Ⅰ）， Chitosan /sodium-alginate composite film group （Ⅱ），chitosan hemostatic film group （Ⅲ）and gelfoam group （Ⅳ）The hemostatic effect of different groups were analyzed by semi-quantitative evaluation．Results The hemostatic time of Group Ⅰwas significantly shorter than other three groups （P ＜0．01）．Conclusion Chitosan /sodium alginate-yunnanbaiyao composite film has better hemostatic effect ，compared with other three groups．There is a significant synergistic action among chitosan /sodium ，alginate and yunnanbaiyao．This method can be widely used for the treatment of traumatic and surgical hemorrhage． Key words ：Chitosan ；Sodium Alginate ；Yunnanbaiyao ；Hemostasis
甲壳素和壳聚糖的性质及应用
附件1：外文资料翻译译文 甲壳素和壳聚糖的性质及应用 摘要甲壳素主要存在于海洋中的甲壳类，虾和蟹中，是世界上第二种最重要的天然聚合物。甲壳素在碱性的固态中，利用选定好的应用方法进行表征和化学改性来评鉴多糖是比较难的。P.Austin，S.Tokura和S.Hirano，他们在甲壳素应用方面贡献很突出，尤其是在纤维形态方面。壳聚糖是甲壳素最重要的衍生物，下面我们对壳聚糖在表征方法和使用中遇到的主要问题进行概括。壳聚糖可溶于酸性的水溶液中，应用于许多领域（食品，化妆品，生物医学和药学）。我们简要的描述一下，在某些领域壳聚糖的化学改性已经被初步提出，但在工业方面却尚未开发。近几年的论文都着重评论了高附加值的材料在医药和化妆品上的应用。 关键词甲壳素结构壳聚糖结构壳聚糖衍生物生物材料壳聚糖基材料化妆品 1 引言 甲壳素，其化学名称（β-（1-4）-N-乙酰基-D-氨基葡萄糖），是一种重要的天然多糖，其在1884年首次被发现（图1）。这种聚合物是由大量的活性有机体合成，并且在世界上每年的产量都很大的，它的产量仅次于纤维素。甲壳素在自然界中存在于节肢动物的外壳中或真菌和酵母的细胞壁中，并以有序的微纤维晶体形式出现。它也存在一些低等的植物界和动物界中，同时许多功能上还需要强化。
图1 （a）甲壳素的化学结构，化学式是N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖，（b）是壳聚糖，化学式是D-氨基葡萄糖，（c）是部分乙酰化的壳聚糖，其特征是在于，它的DA共聚物的平均乙酰化程度。 尽管甲壳素的存在范围广泛，但到目前为止甲壳素最主要的商业来源是虾和蟹的外壳。在工业加工方面，甲壳素是从甲壳类动物中提取出来的，经酸处理溶解于碳酸钙中，再经碱萃取溶解，从而得到蛋白质。此外，脱色工序往往是去除残留的颜料，而得到无色的产品。由于原料的超微结构存在差异，所以，这些处理方式必须适合于每种甲壳素的来源。（甲壳素的提取和预处理不在这篇论文的描述）。对于进一步利用时，所产生的剩余的蛋白质和剩余的色素，可能会导致问题，因此人们在纯度和颜色方面对甲壳素进行分级，特别是生物医药产品。在应用方面甲壳素在碱性条件下脱乙酰基，获得壳聚糖，它是最重要的甲壳素衍生物。 这篇论文的目的是介绍在当今技术的水平上认识甲壳素和壳聚糖的形态，并且提出在溶液或固态中表征的最佳方法。过去十年的发展以及甲壳素的扩大利用，在化学改性方法上给予研究。 2 甲壳素 2.1 甲壳素在固态中的结构 根据甲壳素的来源，甲壳素以两种结晶多型异构体的形式出现，即α形式和β形式[1，2]，它们可以通过红外光谱、固相核磁共振光谱和X射线衍射加以区分。经过详细的分析，人们也发现第三种异构体γ-甲壳素[1，3]，它只是α-甲壳素的另一种形式[4]。α-甲壳素是最为丰富，它存在于真菌和酵母菌的细胞壁中、磷虾，龙虾和螃蟹肌腱和壳中、虾壳中、以及昆虫的表皮中。它也分布或存在于各种海洋生物中。在这方面，例如圆锥形钉螺[5]、脊椎前部的耳石[6～8]、海藻喷射出的丝状物[9]等。自从证明了α-甲壳素的特殊结构，与具有丰富甲壳素的节肢动物相比，其中一些结构呈现出非常高的结晶度连有较高的纯度[10]。除了天然的甲壳素以外，α-甲壳素的体系由溶液中析出的晶体[11～12]、体外生物合成[13～14]或酶促聚合[15]这三个方面形成的。 β-甲壳素较罕见，其分布在乌贼的顶骨内[1，3]和管状虫的交联蛋白质中，通过蠕虫蠕动而合成[16～17]。它也存在于北美豹蝶的刚毛中[18]以及在海藻或原生动物的兜
壳聚糖在医药材料的研究进展
壳聚糖在医药材料上的研究进展 吴苏亚 南京中医药大学 08药学一班 042008118 摘要：甲壳素是一种丰富的自然资源,壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物。随着壳聚糖及其衍生物研究的迅速发展,其研究内容和应用范围越来越广泛。这篇文章对壳聚糖的物理化学以及生物学特性作了阐述,对壳聚糖基生物医药材料的研究及应用现状作了介绍,并指出壳聚糖的定向接枝和修饰正在成为生物材料新的研究热点和方向。 关键词：壳聚糖，医药材料 Application Process of Chitosan-based Medical Materials Wu Suya Abstrac：Chitinwas an abundantnatural resource, and chitosanwas the productof the deacelation reaction of chi-tin.Chitosan and their derivatives have been studied for long time by more and more group. Their ap-plication field becomes wider and wide. The physicochemical and biological properties of chitosan and its derivatives as biomedical materials were described. Furthermore,current applica-tions of chitosan biomaterials and their development trends were introduced.It is also proposed that the selec-tive graft and modification of chitosan is a new research focus and direction in the fields of biomedical materi-als. Key words: chitosan; medical material 壳聚糖是甲壳质的主要衍生物,又称为甲壳胺、壳多糖、几丁(聚)糖、可溶性甲壳素、脱乙酰甲壳素、粘性甲壳素、聚氨基葡萄糖等,化学名为聚-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖。壳聚糖是一种天然聚阳离子多糖衍生物,具有优良的生物亲和性,其分子链上丰富的羟基和氨基使其易于进行化学修饰而赋于多种功能。由于壳聚糖及其衍生物安全性良好，且具有可降解性和组织相容性，因此在医药材料中也得到广泛应用。 壳聚糖制成的医药材料,除了具有普通高分子材料的物理化学、机械性能稳定以及可接受消毒等相应处理的特性外,还能够在生物体内酶解成易被吸收、无毒副作用的小分子物质,并且不会残留在活体内,具有很好的应用前景。本文讨论
甲壳素_壳聚糖的制备与应用
甲壳素/壳聚糖的制备与应用 郭建民1,徐晓军2,李林1 (1.宁波市环境保护科学研究设计院,浙江宁波315010; 2.青岛建筑工程学院,山东青岛266000) [摘要]甲壳素/壳聚糖是一种资源丰富、用途广泛的天然高分子。简介了其物理化学性质及 常见的制备方法;详细介绍了功能化甲壳素/壳聚糖近期的研究状况;综述了甲壳素/壳聚糖的应用;展望了我国甲壳素/壳聚糖资源的开发利用趋势。[关键词]甲壳素;壳聚糖;制备;功能化;应用 [中图分类号]TQ282 [文献标识码]A [文章编号]1006-1878(2004)07-0126-03 甲壳素(chitin )学名为无水-N -乙酰基-D -氨基葡聚糖,是一种重要的天然高分子,其结构与纤维素相似,通常分子量为几百万,是多糖化合物中最重要的一种聚氨基葡萄糖。甲壳素因主要来源于节肢动物如虾、蟹等的甲壳而得名。它也广泛存在于低等植物如真菌、藻类的细胞壁中。据统计,自然界中每年甲壳素的生物合成量在1000kt 以上,可见其自然界储量之丰富。 壳聚糖(chitosan )是甲壳素脱乙酰化而得到的一种生物高分子。由于壳聚糖分子中有大量游离氨的存在,其溶解性大大优于甲壳素,兼具有甲壳素的天然、无毒、生物相容性好与易于降解等优点,所以壳聚糖有十分良好的经济应用价值。人们对壳聚糖的研究十分活跃,其应用领域也不断拓宽。 我国有着丰富的甲壳素资源。充分利用现有资源,结合区域优势,加强对甲壳素的开发研究及产业化是我国甲壳素化学工业发展的必然趋势。 1 甲壳素的提取 目前,甲壳素主要还是从工业废弃的虾、蟹壳中 提取。把甲壳中的甲壳素,蛋白质和无机物质分离开,最后再进行脱色,获得纯净的甲壳素,其工艺流程为:虾蟹壳—水洗—酸浸(6%HCl )—碱煮(10% NaOH )—脱色(KMnO 4)—干燥—甲壳素成品。可见甲壳素的制备过程主要由简单的酸碱处理 工艺组成,技术难度不大。但是以这种传统的工艺制得的甲壳素存在着一些不足,如溶解度不高,溶液过滤性差等。近年来又提出了一些新的方法,使传统工艺得到了改进。如采用浓度递减,循环酸浸以及脱蛋白质交叉工艺制取的甲壳素可以获得较高的粘度。但是在甲壳素的制取过程中,对于动物壳中 的蛋白质和有机肥料的综合利用程度低及工艺过程中排放的废水量大等缺点,仍然是甲壳素制备工艺中需要改进的问题。此外,从蚕蛹壳、蝉和蝇蛹中提取甲壳素都有过系统的报道。 由于壳聚糖还是真菌细胞壁的常见组成部分,因此以微生物发酵来制取壳聚糖也有着巨大的环保意义。陈忻等采用生物发酵放射毛霉为原料制备了壳聚糖。研究表明,在反应温度为28℃,摇床转速为250r/min ,p H 为7.4～7.6,培养时间为45h 的条件下,壳聚糖对菌丝体产率为15.68%,脱乙酰度85%～90%。谭天伟等提出了以发酵工业废菌丝体为原料生产壳聚糖的新工艺。该工艺成本低廉,经济效益可观。 2 甲壳素的功能化改性 活性侧基的存在,赋予甲壳素较之其他多糖更强的功能性,而通过化学修饰在高聚物骨架上引入其他基团,从而改变高分子的物理化学性质,赋予其新的功能,即高分子的功能化。它已经成为甲壳素应用研究的一个热点。甲壳素/壳聚糖的功能化主要是利用分子结构中的羟基/氨基等活性基团,通过对其进行酰化、酯化、交联、醚化等反应来完成。功能化后的甲壳素/壳聚糖的物化性质得到了改善而具有优异的功能。2.1 交联反应 为了使壳聚糖得到很好的应用,需要把它制成[收稿日期]2003-12-18;[修订日期]2004-02-12 [作者简介]郭建民(1977— )男,河北省宣化市人,宁波市环境保护科学研究设计院工程师,硕士,主要从事环保药剂的开发与三废处理技术研究。 ? 621?2004年第24卷 化 工 环 保 ENV IRONMEN TAL PRO TECTION OF CHEMICAL INDUSTR Y
壳聚糖止血材料的制备及性能评价
壳聚糖止血材料的制备及性能评价 韦其全潘峰刘坤材料学院2005级 指导教师：李保强 一、课题研究目的 在日常生活中突发性事故的急救治疗，在医院对病人的手术过程中的创伤止血，特别是战争中受伤战士的救护，病患者的局部快速且有效的止血非常重要。因为未受控制的出血是导致突发事故，术中大出血或战场伤亡的主要原因。在伊拉克战争中，战场上有50%阵亡人员是由于出血过多导致的。尽早的控制出血成为降低患者伤亡的最佳策略。创伤止血材料是应用于创伤出血救治，是平战时救护常用的物品，创伤止血材料的研究对于战创伤救治具有重要意义，临床常用的止血材料如止血纱布、止血绷带存在着局限性：如止血时间较长、易与伤口粘连而不易换药、对伤口的感染和化脓无能为力。快速止血和功能性止血将是未来止血药物发展的方向。目前，以壳聚糖为原料的止血材料正成为国内外研究的热点之一。我们希望通过对近年来国内外研制的新型快速止血材料的成分和止血机制的研究，制备一种高效的快速止血材料。 二、课题背景 美国HemCon公司推出的以冻干壳聚糖为基质的止血绷带（HemCon Bandage）能迅速止住大量出血，这种已消毒的绷带的柔韧性好, 可供军队战斗时使用, 甚至在极其恶劣的天气和地形亦可使用, 它可使伤 口形成结实的有粘附性的血块, 然后转运伤员。美国俄勒冈州的萨姆医疗产品公司以其从虾壳中提取出来的一种颗粒状混合物CLEOX命名的CLEOX止血粉，能迅速止住动脉出血，再出血率为零。 壳聚糖基止血材料在制备与性能检验方面存在以下问题：首先单一组分壳聚糖止血材料存在效果不显著；其次壳聚糖或壳聚糖/胶原、壳聚糖/明胶复合膜的柔韧性差，且存在成膜率低的问题；最后很少文献报道了止血材料的力学性能，而这恰恰直接关系到使用止血材料时的可操作性（如拉伸或延展性能）。李保强等研究表明，壳聚糖/羧甲基壳聚糖混合能成功制得止血薄膜，但存在机械性能不理想，止血评价不完善等问题。 基于壳聚糖止血材料的现状和问题，我们提出了通过溶液浇注制备甘油改性的CS/CMCS复合载药膜的方法，其中通过加入甘油以改善复合膜的柔韧性，加入酚磺乙胺为促进止血剂，研究止血剂对复合止血膜的力学性能的影响，最后采用兔子耳朵出血模型评价复合止血材料效果。 三、课题研究主要内容 1.原料 壳聚糖、羧甲基壳聚糖（青岛海汇生物工程有限公司）、乙酸（天津）、甘油、酚磺乙胺（新乡）、新西兰大白兔（购于哈尔滨兽研所） 2.复合膜制备过程 1)用电子天平称取4g壳聚糖（CS），将其溶于200ml的2%醋酸溶液，进行机械连续搅拌2h左右使 其充分溶解，然后静置数小时脱泡； 2)用电子天平称取4g羧甲基壳聚糖（CMCS），将其溶于200ml蒸馏水，进行机械连续搅拌2h左右 使其充分溶解，然后静置脱泡； 3)配置质量分数分别为10%，15%，20%，25%，30%的甘油50ml； 4)将上述三种溶液按16：4：5混合，并滴加4%的盐酸调节pH为3左右，搅拌至澄清。