壳聚糖的生物相容性与安全性评价

壳聚糖的生物相容性与安全性评价

医用高分子材料—

生命是人们永恒探究的课题，在漫长的求索过程中生物医用材料扮演着不可或缺的角色。有记载表明，早在古希腊时代人们就已经开始用马尾上的毛作为外科缝合线进行一些外科手术。时至今日生物医用材料已获得长足的进步，其中医用高分子材料更是被誉为医疗技术发展史上的一次飞越。

在此我谨对医用高分子材料中的壳聚糖材料谈一些我个人的认识。

壳聚糖学名：几丁聚糖。俗称甲壳素、甲壳胺、壳聚糖、可溶性甲壳素、脱乙酰基甲壳素、壳糖胺等。是以虾蟹壳为原料，先制得甲壳素，然后在浓碱的作用下脱去甲壳素分子中的乙酰基而得一种天然高分子化合物，在自然界中的含量仅次于纤维素。由于壳聚糖分子中含有活泼的羟基和氨基等极性基团，主链上可发生水解反应C-2位上的氨基和C-6位上的羟基可以发生乙酰化、羟乙酰化、羧甲基化、氰乙基化、硫酸酯化、氧化、黄原酸化等化学修饰。在双官能团的醛或酸酐等交联剂作用下，可进行交联反应。在r-射线或催化剂的作用下，乙烯基单位和丙烯酸类单体可与壳聚糖进行接枝共聚反应，加上它不仅具有很好的生物相容性，而且无毒、易生物降解，使得其在医药、农业、环境、纺织、印染、造纸、催化、食品、日用化妆品等领域具有广泛的应用前景。下面我们就针对其在生物医用材料方面的应用进行讨论。

首先让我们来关注《第二军医大学学报》上刊登的一则实验结果。该实验是为观察聚合物壳聚糖〔CHI〕和磷脂化壳聚糖〔PC2CHI〕涂层膜对培养的血管内皮细胞增殖和迁移及血液相容性的影响而设计的。实验者将CHI和PC2CHI均匀喷涂在培养皿底层制成聚合物膜,以316L不锈钢片做成不锈钢圆柱体槽,将猪髂动脉内皮细胞接种于聚合物膜、不锈钢槽和不做任何处理的培养皿底部(空白对照组),培养24h。光镜和扫描电镜观察细胞形态,以CCK28试剂盒测定细胞增殖,并进行细胞迁移检测。以凝固法测定健康人血液在聚合物膜上作用2h后的凝血活酶时间(APTT)、凝血酶原时间(PT)、纤维蛋白原测定(FiB)和凝血酶时间(TT)。结果发现动脉内皮细胞在CHI和PC2CHI膜上生长良好,形态正常。培养24h,内皮细胞在CHI和PC2CHI膜上的增殖率分别达88.8%和77.8%,存活内皮细胞数目较不锈钢片组显著增加(P<0.01);而CHI组的存活内皮细胞数目显著高于PC2CHI组(P<0.01)。培养72h,内皮细胞在CHI和PC2CHI膜上迁移细胞数均显著高于316L不锈钢片,PC2CHI组较CHI组的细胞迁移数目显著增加(P<0.01)。PC2CHI组、316L不锈钢片组和空白对照组的APTT较CHI组显著延长(P<0.05,P<0.01),FiB显著增加(P<0.01)。各组间PT和TT均无明显差异。从以上实验我们可以得出结论：壳聚糖材料有着很好的血液相容性能够促进内皮细胞在其上的附着生长以便与周围组织协调。同时我们也应看到单纯的壳聚糖材料的抗血栓形成作用并不理想但当我们对它进行磷脂化以后这一情况便得到了改善。因此壳聚糖材料仍是较理想的医用高分子材料。

接下来再让我们关注一下壳聚糖的组织相容性。有研究者取SD大鼠胚胎(孕14～16d)大脑皮层组织制成单细胞悬液在无血清培养液中进行培养,获得大量的神经干细胞,再将所获神经干细胞在不同条件下移植接种至壳聚糖膜上联合培养1周,在倒置显微镜下观察神经干细胞生长增殖情况及形态变化,并对其分别进行免疫组化染色、电镜观察,了解壳聚糖对神经干细胞生长、增殖、分化的影响.结果在无血清联合培养条件下,神经干细胞仍然维持其原有的干细胞特性;在含血清的培养液中,神经干细胞能分化成多种形态的神经细胞,并且在壳聚糖膜上生长良好。由此我们能够了解到该材料不会抑制神经干细胞的生长也不引起炎症或致癌致祭。因此壳聚糖与神经干细胞具有良好的组织相容性。》XX年05期）

不仅单独的壳聚糖材料具有良好的生物相容性，它的复合材料也是如此。《中国实验诊断学》中有一则关于壳聚糖—聚磷酸三钙复合材料的报道。实验采用冻干法制备壳聚糖一聚磷酸三钙复合材料，培养人牙周膜细胞，传代扩增后接种到材料表面，体外继续培养，用倒置光学显微镜、扫描电镜观察细胞的粘附和生长情况，用MTT方法检测种植后2、4、6、8d细胞的增殖情况。结果发现种植2d后细胞呈梭形纤维细胞样，平均每100倍视野下，有生物材料的实验组与无材料的对照组胞数分别为个和个，二者比较差异性显著。MTT法检测对照和实验组细胞增殖情况，两组细胞均保持持续增殖。且实验组增殖最快，接种后2、4、6、8d光吸收值与对照组相比，差异性均显著。扫描电镜下可见材料呈多孔网状结构，人牙周膜细胞紧密贴附在材料表面，细胞可沿材料的孔隙活跃生长。从上述实验中我们看到壳聚糖—聚磷酸三钙复合材料能促进人牙周膜细胞的增殖，人牙周膜细胞与复合材料具有良好的生物相容性。

整合上述信息我们有以下结论：１壳聚糖材料具有良好的抗凝血性，可以促进内皮细胞在其上的生长与附着血液相容性良好。２单纯的壳聚糖材料在抗血栓作用上有缺陷但对其改性后抗血栓作用有所提高。３壳聚糖及其复合