壳多糖及其衍生物的应用

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1、壳多糖及其衍生物的应用[摘要]　综述了近年来甲壳素及其衍生物的研究和应用。甲壳素及其衍生物作为絮凝剂可以有效地保留药液中的有效成分,保持制剂的稳定性;降低药液中的重金属离子含量;甲壳素及其衍生物可生物降解,有良好的生物相容性和成膜性,是中药辅料的理想材质;对壳聚糖进行结构修饰和改性,大大提高其在中药制药中的应用范围并促进了药剂药理学的发展。[关键词]壳多糖及其衍生物中药辅料微球细胞培养[引言]甲壳素又名甲壳质,壳多糖,是一种胺基多糖,大量存在于海洋节肢动物(虾、蟹)的甲壳中,也存在于低等动物菌类、昆虫、藻类细胞膜中,分布很广泛[1]。壳聚糖是甲壳素的

2、脱乙酰产物,又名甲壳胺或可溶性甲壳质,是生物界唯一的碱性多糖,甲壳素及其衍生物是一种丰富的自然资源,存储量仅次于维生素,地球上每年生成量达100亿吨。甲壳素及其衍生物是一种阳离子型天然高分子聚合物,有良好的成膜、絮凝、生物相容、可生物降解和无毒等特性,且本身具有抗菌、抗癌、抗病毒等药理作用,因此,甲壳素及其衍生物被广泛地应用于化工、纺织、食品、化妆品、生物医学、污水处理及功能高分子材料等领域。本综述对近年来甲壳素及其衍生物在中药制药工业中的应用和研究作简要概述。[结构]甲壳素是一种天然高分子化合物，其学名是β—(1→4)—2—乙酰胺基—2—脱氧—D—

3、葡萄糖，是由N—乙酰胺基葡萄糖以及β—1，4糖苷键缩合而成[4]。如果把此结构中糖基上的N—乙酰基大部分去掉的话，就成为甲壳素最为重要的脱乙酰化衍生物壳聚糖。壳聚糖是由D—氨基葡萄糖和适量的N—乙酰—D—氨基葡萄糖以—β（1，4）糖苷键连接而组成的。其化学名是（1，4）—2—氨基—2—脱氧—β—D—葡萄糖，结构类似于纤维素[1,2]。[理化性质]甲壳素呈灰白色或白色片状、半透明、略有珍珠光泽的无定性固体，相对分子量因原料和制备方法的差异而从数十万到数百万不等。不溶于水、稀碱、稀酸及一般的有机溶剂，可溶于浓的盐酸、硫酸、硝酸等无机酸和大量的有机酸[1]

4、。壳聚糖是葡糖胺和N—乙酰葡萄糖胺的复合物，由于聚合程度的不同其分子量在50～1000kda之间[1]。壳聚糖的外观呈半晶体状态，晶体化程度与去乙酰化相关，50％去乙酰化时，其晶体化程度最低。甲壳素和壳聚糖均具有非常复杂的螺旋结构，且甲壳素和壳聚糖的结构单元不是单胺（N—乙酰胺基葡萄糖或者氨基葡萄糖），而是二胺。甲壳素和壳聚糖分子中含有—OH基、—NH2基、吡喃环、氧桥等动能基，因此在一定的条件可以发生生物降解、水解、烷基化、酰基化、缩合等化学反应。作为氨基多糖，壳聚糖（pKa=6.5）溶解性与pH值紧密相关，在酸性条件下，由于氨基质子化而溶于水。在

5、pH＜5时，壳聚糖完全溶于水形成十分粘稠的液体（其特性黏度受pH和离子强度的影响），经碱化处理后，可以形凝胶而沉淀。壳聚糖是一种带正电荷的阳离子聚合物[3]，在酸性水溶液中可与聚阴离子化合物如：肝素、海藻酸钠、梭甲基甲壳素等相互作用，形成聚电解质配合物。壳聚糖分子链吡喃糖环C2上有氨基，C6上有羧基，因此能在较温和的条件下发生化学反映，制备出具有新特性的衍生物。并且可以通过改造修饰其侧链基团而赋予新的化学衍生物以新的生物活性。因为从自然界中获取的甲壳素脱乙酰化而得到的壳聚糖只溶于酸性环境中，使得它在体内的应用受到很大的限制。现在我们可以通过在其分子上

6、加上水溶性基团而使之溶于生理盐水中，从而减少酸性溶液对人体组织的刺激。[应用]1.　甲壳素及其衍生物在中药辅料中的应用1.1用作片剂的崩解剂中药片剂具有疗效确切、使用方便、患者易接受等优点。但是由于崩解慢,溶出差,生物利用度较低,使用受到一定限制。王中彦等[29]以甲壳素作为崩解剂,制备肝炎宁和穿心莲浸膏片,并与以淀粉、羧甲淀粉钠、低取代羟丙基纤维素及微晶纤维素为崩解剂的片剂进行比较,结果表明,甲壳素的崩解性能优于上述4种崩解剂。壳聚糖还有良好的粘性和润滑性,可作为直接压片的赋型剂。1.2　用作缓控释材料壳聚糖的安全和低毒,可生物降解,生物相容性好,

7、使得壳聚糖成为理想的缓控释材料成为可能。吴海珊等[30]以交联壳聚糖为载体,制备了绞股蓝总皂苷缓释微球,此壳聚糖微球在水和人工胃液中均具有显著的缓释作用。王凯等[31]研究以壳聚糖为基质,以丹参为主药制备的丹参药膜的体外释药特性,以ＨＰＬＣ测定药膜中丹参酮ⅡＡ和隐丹参酮在37 5℃释放动力学,结果表明,丹参酮ⅡＡ的释放符合Ｈｉｇｕｃｈｉ方程,该药膜对丹参酮ⅡＡ有缓释作用,而对隐丹参酮无缓释作用。对壳聚糖进行改性合成羧甲基壳聚糖[32],作为植入环丙沙星微球的缓释辅料,采用乳化交联技术制备微球,研究体外释放特性时发现,环丙沙星微球的体外释放时间可达7ｄ

8、以上,释放行为符合Ｈｉｇｕｃｈｉ方程。因此,对甲壳素和壳聚糖进行各种修饰,引入多功能基团,改善其在水中的溶解