壳聚糖在医学领域中的研究及应用进展

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1、壳聚糖在医学领域中的研究及应用进展【关键词】壳聚糖;性质;医学壳聚糖是一种从甲壳类动物中提取出的多糖,是天然存在的甲壳素的脱乙酰产物,其主要成分为(1,4)二氨基2脱氧D葡萄糖,在天然有机化合物中,其含量仅次于纤维素。壳聚糖是自然界中少见的带正电的高分子化合物,具有生物可降解性和良好的生物相容性[1,2],降解产物不在体内蓄积,无毒性及免疫原性。因其广泛的来源及良好的生物安全性,已成为当前医学领域的研究热点之一。  1壳聚糖的性质  1.1物理性质壳聚糖外观呈白色或淡黄色半透明片状固体,略有珍珠光泽。壳聚糖的pKa值为5

2、.5~6.5,可溶于大多数稀酸,在酸性条件下,壳聚糖氨基质子化后可溶于水,且带正电荷,具有凝胶性和成膜性。壳聚糖在密闭干燥容器中保存,在常温下3年内不变质;吸湿或遇水引起分解反应;温度升高会加速分解反应;在干燥状态下,高温也会引起分解反应,但分解速度缓漫。脱乙酰度和平均分子量是壳聚糖的两项主要性能指标。另外一项重要的质量指标是黏度,不同黏度的产品有不同的用途。9  1.2化学性质  壳聚糖含有游离氨基,由于分子中C2位上的氨基反应活性大于羟基,易发生化学反应,使壳聚糖可在较温和的条件下进行多种化学修饰,形成不同结构和不同性能的衍

3、生物。  1.3生物学活性  目前已有大量研究证明,壳聚糖具有广谱抗菌性,且抗菌性受本身相对分子量大小、脱乙酰度及溶液pH值影响。相对分子量越小、脱乙酰度越高、溶液pH值越小,其抗菌活性越强。同时壳聚糖可吸附带负电的脂肪酸,并与之形成复合盐,减少胆固醇的吸收,同时增加其排泄,从而达到降血脂的效果。壳聚糖的降血脂作用还与其相对分子量、黏性及表面活性相关,是多种机制共同作用的结果。不仅如此,壳聚糖在抗凝血、降血糖及增强机体免疫的功能也已得到证实。  2壳聚糖在医学领域中的应用  2.1壳聚糖在载药方面的应用9  壳聚糖制成的纳米粒可

4、提高药物稳定性,增加药物吸收,提高药物的生物利用度,降低药物的毒副作用。通过控制纳米粒的尺寸,可克服药物在体内输送过程中所遇到的各种生理屏障,达到药物的靶向治疗,且对药物具有缓释作用。对于牙疾、胃肠溃疡、结肠疾病、生殖器官等局部疾病,可大大增加局部药物浓度,避免口服药物在病灶部位难以达到有效药物浓度的弊端。此外,壳聚糖制备成纳米颗粒后可装载多种基因药物,制成冻干粉便于运输保存,且基因药物活性不受影响,具有良好的研究价值和广阔的应用前景。  吴雁等[3]通过开环聚合制备壳聚糖聚乳酸共聚物及用相分离透析方法制备负载两性霉素B纳米粒,

5、体外释药有明显的缓释作用,且能有效提高该药物的生物利用度。王珊等[4]在pH为7.4,温度为37℃的模拟人体肠胃缓冲溶液(NaH2PO4/NaOH)中研究了壳聚糖微球对环丙沙星的释药性能,实验表明空心结构的壳聚糖微球对环丙沙星的载药性随初始浓度、pH、温度、微球颗粒的大小和时间的不同而不同,且吸附法比包埋法更有利于壳聚糖微球的载药。但不同的包药效率,在人工肠胃中释放性能基本相同。引入亲水性基团及疏水性基团的两亲性壳聚糖衍生物可作为肿瘤靶向治疗的药物载体,韩国研究者[5,6]证明经过修饰后的壳聚糖纳米粒在荷瘤动物中具有明显的缓释和

6、肿瘤靶向特点,且表现出比原形药物更强的抗肿瘤活性和更低的毒性。  2.2壳聚糖在载基因方面的应用9  壳聚糖纳米粒作为天然聚阳离子,近年来正在被深入研究用作基因载体。相对于病毒载体而言,壳聚糖载体具有无毒、无抗载体免疫反应,有良好的生物相容性及可降解性等生物学特性,日益受到广泛的关注。壳聚糖在pH<6的酸性溶液中氨基可以质子化带正电荷,增强了壳聚糖的溶解性能,这种性质使壳聚糖在水相中与带有负电荷的DNA通过快速混合形成纳米级的复合物,该复合物能浓缩质粒,使其免受DNaseI的降解。  1995年,Mumper等首次认为壳聚

7、糖有用于基因治疗载体的可能性。目前已有相关报道以壳聚糖纳米粒作为载体成功地将质粒转染到人肝癌细胞、结肠腺癌细胞、HEK293细胞、HeLa细胞、鼠巨噬细胞等[7,8]。而初立秋等以壳聚糖季铵盐(N2羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖)作为基因载体,研究其与质粒DNA形成复合物的条件,并在体外将含增强型绿色荧光蛋白真核表达质粒pEGFPC1转染Hele细胞中,证明该衍生物的稳定性及转染效率均优于壳聚糖。张昊等[9]引用亚硝酸钠降解法制得低分子量壳聚糖并复合含荧光的表达质粒,体外对3T3细胞,体内对Balbc57/BL6小鼠股四头肌肌肉

8、分别进行转染实验,结果显示具有一定的转染效率,且在肌肉炎症部位质粒表达尤为明显。赵维明等[10]采用空白壳聚糖纳米粒作为基因转染载体,在体外将含增强型绿色荧光蛋白(EGFP)和单纯疱疹病毒胸苷激酶基因(HSVtk)的真核表达质粒pEGFPC1、pcDNA3

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