生物医用甲壳素材料的应用_甲壳素的医学应用

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湖北工业大学课程论文

生物医用甲壳素材料的应用

轻工学部10生工2班张杰1010511222 摘要

随着甲壳素研究的迅速发展, 其研究内容和应用范围越来越广泛。本文主要介绍了它的发展, 性质, 提取及加工方法以及其在生物医药领域方面的应用和发展研究近况。关键词 甲壳素

Application and Research of Chitin , Chitiosan and their

Derivatives in Medicine Abstract

Chitin, chitosan and their derivatives have been studied for long time by more and more groups.Their ap-plication field becomes wider andwider.Their history, properties, extracting and proceing methods, in addition, their appli-cations and their development in future of biology medicament were introduced.Keywords

chitin

生物材料(Biomaterials)是一种植入生体活系统内或与活系统相结合, 但又不与生体起药理反应的材料。由于生物材料主要以医疗为目的, 它又被称为生物医用材料(Biomedical Materia ls)。作为生物医用材料之一的生物医用高分子材料是在活体这个特殊环境中使用的材料, 因此要求它有优良的生物相容性(即血液相容性、组织相容性和免疫性)、医疗功能等特性。多糖是所有生命有机体的重要组分, 在控制细胞分裂和分化、调节细胞生长和衰老以及维持生命有机体的正常代谢等方面有重要作用。同时, 多糖也具备上述作为生物医用材料的基本要求, 能够在生物体中酶解成易被活体吸收、无毒副作用的小分子物质, 不会残留在活体内, 是一类生物降解吸收型高分子材料(Bio2a bsobable Polymers)。作为一类重要的生物高分子化合物, 多糖却长期未受到重视, 发展较蛋白质、核酸晚得多。自 80 年代以来, 国外形成了甲壳素(C hitin)、壳聚糖(Chitosa n,CS)等多糖类生物医用材料的开发研究热潮。进入 90 年代, 我国对甲壳素和壳聚糖资源的开发研究也越来越重视。

甲壳素(Chitin)又名甲壳质、几丁质、壳多糖、虫膜质、蟹壳素、聚乙酰氨基葡萄糖等是一种维持和保护甲壳动物和微生物躯体的线性氨基多糖, 广泛存在於节肢动物(如虾、蟹等)、软体动物、环节动物、原生动物、腔肠动物的身体中, 也存在於真菌和海藻类的细胞壁中, 另外动物的关节蹄、足的坚硬部分, 以及动物肉

和骨。甲壳素的结构式如下：

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人类对甲壳素的利用 和研究已有近 100 a 的历史, 真正引起人们的重视是从上世纪 70 年代开始的,自从 181 1 年由法国科学家 Braconot 从霉菌中发现甲壳素、1859 年法国人 C.Rouget 用浓 K O H 处理甲壳素得到壳聚糖以来, 在壳聚糖的研究发展史上, 许多国家的科学工作者都作出了贡献。1934 年在美国首次出现了关于制备壳聚糖、壳聚糖膜、壳聚糖纤维的专利, 并且于 19 41 年制备出壳聚糖人造皮肤和手术缝合线。可以说, 在 20 世纪 70 年代以前, 主要是欧美国家的科学家在进行甲壳素和壳聚糖的研究, 而在上世纪 70 年代之后, 此类研究的重心就移到了 日本。从上世纪 8 0 年代中期到 90 年代后期的 10 a中几乎每 3 d就有一项专利申请, 日本的科学家和工程师对甲壳素和壳聚糖的研究、新产品的开发及其产业化作出了很大的贡献。我国在甲壳素的研究和应用方面也取得了长足的进步, 并形成了一定的研究规模, 如北京化工学院与北京化工厂由壳聚糖研制的彩色胶片的成膜剂、青岛医科大学用壳聚糖制成的人造皮肤等。从 1977 年起, 每隔几 a 召开一次关于甲壳素及壳聚糖的国际会议, 极大地促进了这方面的研究。有关论文涉及到化工、纺织、印染、造纸、涂料、饲料、饮料、食品、烟草、照相、化妆品、超滤膜、环保、医疗、贵金属提取、药物制剂等许多领域。现今, 甲壳素和壳聚糖化学正日益引起人们的关注。性质

2.1 物理性质

甲壳素是白色或灰白色无定型、半透明固体, 相对分子质量因原料的不同有数 10 万至数 100 万, 不溶于水、稀酸、稀碱、浓碱和一般有机溶剂, 可溶于浓的盐酸、硫酸等中, 但同时主链发生降解。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 e 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。如果加入乙醇、甲醇、丙酮等则可延缓壳聚糖溶液粘度降低, 其中以乙醇作用最明显。

2.2 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。表现如下:壳聚糖分子中的活性侧基 AN H2, C3、C6 位上的-O H 均具有较强的反应活性, 在适当条件下可进行多种化学改性, 如酰基化、磺化、羧甲基化以及羟乙基化等。其中, 壳聚糖的磺化衍生物的研究最引人注目。Haimovich 等采用壳聚糖)聚乙烯醇)非离子清洁剂制成的涂膜改性发泡人造血管内壁能明显改善血液的凝结。但由于技术操作上的复杂性, 尚未在临床上广泛应用。王爱勤等用卤代烷烃与壳聚糖反应, 制备了具有不同长度烷基取代基的壳聚糖衍生物。其中 C2、C4 和 C8烷基取代衍生物具有良好的水溶性, 抗凝血性能则随烷基取代基的增长而得以改善。屠美等以壳聚糖季铵盐和壳聚糖为基本原料, 选用戊二醛为交联剂及固定剂, 制得壳聚糖季铵盐)壳聚糖复合膜, 是一种物理机械性能较优的抗凝血材料。

4.6 降脂和降胆固醇作用

小林隆明等人用动物实验证明壳聚糖在胃中能与胃酸作用形成凝胶, 在肠内的 p H 值条件下可以保持该凝胶不分解, 且具有吸附胆汁酸和胆固醇的作用, 吸附了胆汁酸和胆固醇的壳聚糖凝胶随着粪便排除体外, 从而降低了血中的胆固醇。当然, 同时也吸收了脂肪, 防止肠道消化吸收脂肪, 降低了血中的脂肪。

4.7 眼科材料

甲壳素和壳聚糖可以制作 接触镜片(即隐 形眼睛)和接触镜片的清洗液, 还可制作人造眼泪和消炎眼药膏, 而且展现了诱人的前景。展望

综上所述, 甲壳素、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, 但是, 还远没有像淀粉、纤维素那样得到广泛的研究和应用。因此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。参考文献

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