几丁质与壳聚糖在组织损伤修复中的应用

李萌萌，田伟

(1．沈阳医学院基础医学院2011级临床医学12班，辽宁 沈阳 110034；2．基础医学院解剖学教研室)

几丁质及其脱乙酰化产物壳聚糖在地球蕴藏十分丰富，且具有优良的生物学特性，现已成为生物领域中的研究热点。它们在组织损伤修复的研究应用也日益深入，本文结合几丁质与壳聚糖的生物学特性，就其在神经、皮肤、骨与软骨等损伤修复的应用作一综述。

1 几丁质与壳聚糖

几丁质(chitin)又称甲壳素，广泛存在于昆虫及甲壳类动物(虾、蟹)等的外壳中，同时也存在于海藻和真菌的细胞壁中。几丁质在自然界中的蕴藏量仅次于纤维素，是世界上储量最多的动物性多糖。几丁质经脱乙酰基化处理后所得到的产物是壳聚糖(chitosan)。几丁质与壳聚糖具有良好的组织相容性、生物活性、可降解性且无免疫原性，并具有促进创面愈合的功能。

1.1 几丁质与壳聚糖的结构及理化性质 几丁质经脱乙酰化处理后所得的壳聚糖分子中含有极性基团，具有吸湿性。将其胶体涂布在玻片上干燥后可成为柔软的膜，有一定的抗拉强度，具有黏附性、通透性和防静电性。壳聚糖是一种带正电荷的阳离子聚合物，易与带负电荷的物质相互作用，产生电中性。因此，它既是一种絮凝剂，能加速伤口愈合，促进上皮细胞生长，在改善愈合质量方式上发挥作用。

1.2 几丁质的提取及脱乙酰化 几丁质的提取常用化学方法。苏水莲等[1]用人工竹筛分离收集蝇蛆和蛹，并用清洗、脱钙、脱脂、漂白、脱乙酰基、干燥的方法初步提取了几丁质。所得到的家蝇蛆表皮和蛹壳的几丁质含量分别为60%～70%。薛志欣等[2]从虾壳中提取几丁质并对其进行脱乙酰化处理发现，加入乙醇、升高温度能够提高几丁质的脱乙酰度，采用间歇碱处理(即在碱性溶液中加热l h，水洗至中性，再在碱性溶液中加热处理l h，水洗，如此反复进行)的方式能够在提高脱乙酰度的同时保持较高的分子量。用化学方法提取到的几丁质纯度一般，且由于提取过程中使用大量酸碱而造成了大量的损失。段元斐等[3]采用复合酶降解蛋白、有机酸脱钙、酒精脱色制取食品级几丁质，减少了环境污染，是一种值得探寻的新方法。

2 几丁质与壳聚糖在组织损伤修复中的应用

2.1 在神经缺损修复中的应用 利用组织工程化神经修复神经缺损逐渐成为热点而被重视。在各种生物材料中，几丁质、壳聚糖及其改性产物是研究比较早、比较多的一种极具潜力的人工神经导管材料。朱奇等[4]在壳聚糖神经导管中插入聚乳酸羟基乙酸纤维制备组织工程化神经，移植桥接Beagle犬坐骨神经缺损，同时以Beagle犬自体神经移植作为对照组，发现移植组织工程化神经的Beagle犬6个月后的一般情况良好，未出现中毒症状、排异反应和明显的炎症反应。对神经组织进行HE染色观察可见再生神经中有丰富的新生小血管伴行，再生神经纤维排列整齐，具有明显的方向性，无变性、坏死。这表明壳聚糖/聚乳酸羟基乙酸组织工程化神经具有良好生物相容性，并且对神经细胞的生长有诱导作用。王勤瑛等[5]将几丁质管修复面神经与神经束膜缝合修复面神经的效果进行比较发现，二者的修复效果基本相同，几丁质管具有更简单、迅速、可靠的特点。并且发现几丁质管周围无明显的炎症与瘢痕样组织，这可能与几丁质的抗菌性质与促进伤口愈合有关。

2.2 在皮肤创伤修复中的应用

2.2.1 止血 几丁质与壳聚糖均具有良好的促进红细胞聚集作用及血小板的黏附与聚集作用。Brandenberg等[6]将几丁质作为一种新的局部毛细血管渗血止血药，用于切除脑皮质的猫脑内，经大体标本和组织学观察都证明几丁质是一种具有良好生物相容性的局部止血剂。吴晶心等[7]在经桡动脉入路实施冠状动脉介入检查和治疗后穿刺点的压迫止血中发现，壳聚糖止血辅料联合桡动脉充气止血绷带压迫止血较桡动脉充气止血绷带常规方法压迫止血明显缩短压迫时间，降低出血并发症发生率。Chou等[8]发现壳聚糖止血绷带与普通纱布相比，在临床乳房活检后使用，可缩短出血时间和减少术后血肿的大小。

2.2.2 促进伤口愈合 有研究发现甲壳胺(由10%～20%几丁质和80%～90%壳聚糖混合而成)可促进压疮创面愈合，缩短愈合时间，减少换药次数，可用于压疮的辅助治疗[9，10]。赵志宇等[11]发现槲皮素壳聚糖复合膜对NaOH所致大鼠口腔溃疡具有明显的治疗作用，其机制可能是通过降低溃疡表面充血水肿及良好的镇痛作用实现。

2.2.3 治疗烧伤 壳聚糖敷料对烧伤的恢复有促进作用，并且可以抑制瘢痕的形成。壳聚糖的酸性溶液用于开放的皮肤伤口后，并未表现出一般常有的致痛效应，而是产生一种凉爽的镇痛效果。壳聚糖另一个优点是其氧通透性高，这对于预防深部伤口氧缺乏非常有用。壳聚糖薄膜另一个优越处就是其吸水性，其平衡含水量可达50%重量。壳聚糖最终被水解酶缓慢降解，这就意味着应用壳聚糖薄膜治疗创面无需定时换药。Allan的系列试验(187只鼠的20%面积烧伤模型)中得到验证，其中以低分子量(MW2200)壳聚糖加磺胺嘧啶银对烧伤创面的愈合作用最佳[12]。

2.3 在软骨与骨损伤修复中的应用 几丁质与壳聚糖作为组织工程支架能促进成软骨与骨细胞和纤维细胞的黏附，从而促进软骨与骨的形成。且几丁质与壳聚糖在体内降解过程中产生的低分子量寡聚糖在体内不积累，无免疫原性，无毒性，无刺激性，无热原反应，无致突变乃致死性突变效应。肖万军等[13]用体外分离培养大鼠BMSCs复合可注射性水凝胶几丁质，加入成软骨细胞诱导培养，发现可注射性水凝胶几丁质可作为软骨组织工程的良好的载体材料。王广斌等[14]用几丁质支架和间充质干细胞(MSC)构建组织工程软骨，发现MSC经TGF-β1诱导，分化成的软骨样细胞在几丁质支架上表型稳定，生长良好。詹兴旺等[15]用胶原-壳聚糖支架来培养软骨细胞，发现复合细胞培养2周后，细胞增殖活力高，软骨细胞分泌的蛋白聚糖和Ⅱ型胶原mRNA表达明显高于对照组。说明质量分数为2%胶原与3%壳聚糖的混合支架适合软骨细胞生长和快速增殖，是一种良好的修复和重建软骨载体。

2.4 在眼科领域中的应用 目前，应用羊膜作为细胞移植的载体进行移植在眼科损伤修复中取得了一定的进展。但是，羊膜作为载体存在着组织较薄，并非为完整均匀的全透明组织，而且可能携带病原体，在某些情况下羊膜融解较快。壳聚糖具有选择性抑制纤维细胞生长增殖的特性，而且引起的炎症反应很轻微。陈建苏等[16]利用壳聚糖、胶原、透明质酸钠复合膜作为兔角膜缘上皮进行移植，研究发现该复合材料与角膜具有较好的生物相容性，能逐渐被角膜降解和吸收。冯熠等[17]证明玻璃体腔内注射10%的壳聚糖，能有效抑制兔外伤性增生性玻璃体视网膜病变的发生发展。

3 问题与展望

几丁质与壳聚糖存在的安全性问题不容忽视：由于医用几丁质与壳聚糖大多是以虾、蟹等动物组织为原料提取的，可能存在动物组织原料病毒、传染因子携带的风险以及对人体的潜在危害[18]。在临床应用中要确保安全性，需对原材料进行严格控制，在生产工艺中增加有效的病原体灭活措施：如紫外线照射、高温处理、多次酸碱处理等。相信随着对几丁质与壳聚糖的进一步研究，其在组织损伤修复方面将会得到更广泛的应用。

参考文献：

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[3]段元斐，何忠诚，庄桂东，等．甲壳素提取新工艺的研究[J]．食品工业，2007，3：7-10．

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