壳聚糖复合材料在骨组织工程中的应用
壳聚糖酶降解机制及其在生物医学领域中的应用
壳聚糖酶降解机制及其在生物医学领域中的应用在生物医学领域中，壳聚糖酶是一个非常重要的酶类。
它有着广泛的降解机制和多样化的应用。
本文将探讨壳聚糖酶的降解机制，并介绍其在生物医学领域中的应用。
壳聚糖是一种多糖类物质，来源于壳类动物的外壳，如虾、蟹等。
由于其生物相容性好、生物降解性强等特点，壳聚糖在生物医学领域中的应用越来越广泛。
而壳聚糖酶就是一类能够分解壳聚糖的酶，其降解机制十分重要。
壳聚糖酶的降解机制包括酶的特异性识别和酶促反应两个方面。
首先，壳聚糖酶通过特异性识别壳聚糖链的特定结构来进行降解。
壳聚糖链主要由N-乙酰葡萄糖胺和葡萄糖两种单糖单元组成，通过1-4型连接结构相连。
壳聚糖酶能够通过其活性位点上的特定氨基酸残基与壳聚糖链上的特定结构结合，从而实现特异性识别。
其次，壳聚糖酶通过酶促反应来降解壳聚糖。
酶促反应通常包括两个步骤：切割和释放。
在切割步骤中，壳聚糖酶作为一个催化剂，将酶和底物反应在一起，产生临时的酶底物复合物。
在释放步骤中，酶底物复合物进一步分解，生成水和新的底物。
通过这个酶促反应，壳聚糖酶能够将长链的壳聚糖分解成较短的壳聚糖片段或单糖单元。
壳聚糖酶在生物医学领域中有着广泛的应用。
首先，壳聚糖酶在药物传输和控释系统中的应用。
由于壳聚糖的生物降解性和药物识别能力，壳聚糖酶被广泛应用于制备药物控释系统。
例如，研究人员可以将药物包裹在壳聚糖微球中，并利用壳聚糖酶在体内逐渐降解微球来实现药物的控释。
其次，壳聚糖酶在组织工程和再生医学中的应用。
壳聚糖酶可以用于制备壳聚糖基质，促进组织的再生和修复。
例如，在骨组织工程中，壳聚糖酶可以用于降解壳聚糖基质，释放细胞因子和生长因子，从而促进骨再生。
此外，壳聚糖酶还可以用于生物传感器和生物分析中。
研究人员可以利用壳聚糖酶特异性识别壳聚糖的特性，开发出用于检测壳聚糖含量的生物传感器。
同时，壳聚糖酶还可以用于生物分析，如壳聚糖酶联免疫吸附试验（ELISA）。
壳聚糖纳米颗粒的制备及应用
壳聚糖纳米颗粒的制备及应用壳聚糖是一种天然产物，由负离子化的氨基葡萄糖和乙酰胺葡萄糖组成，具有生物相容性、生物可降解性、低毒性等优良特性，在生物医学应用领域有广泛的应用。
然而，壳聚糖本身具有高分子量和极度亲水性的特点，限制了其在水相环境中的应用。
这些不足之处可以通过将壳聚糖转化为纳米颗粒来弥补。
壳聚糖纳米颗粒的制备壳聚糖纳米颗粒的制备方法主要包括电吸积、化学沉淀、反应溶液混合等方法。
其中，化学沉淀法属于传统方法，依靠溶液中钙离子的存在，将壳聚糖逐渐转化为淀粉状沉淀，再利用离心等方法将细小的沉淀分离出来，干燥后得到纳米级壳聚糖颗粒。
反应溶液混合法是近年来常用的制备方法之一，其基本原理是将两种溶液混合，触及到一定的环境或反应条件时会发生化学反应，生成纳米级壳聚糖纳米颗粒。
这种方法的优点在于操作简单、价格低廉。
壳聚糖纳米颗粒的应用壳聚糖纳米颗粒在生物医学领域有广泛的应用，其中包括生物医学成像、药物输送、组织工程等。
壳聚糖纳米颗粒可以作为生物医学成像方面的载体。
由于其表面极易修饰，可以通过化学方法添加不同的功能单元，例如荧光标记，以达到自身发光的目的，或者添加金属等，用于磁共振核磁共振成像等等。
壳聚糖纳米颗粒还可以作为药物输送系统。
其纳米粒子在药物体内的分布优化，能够让药物更多地达到靶组织，减少药物的剂量和在体内的停留时间，同时还能够提高药物的生物利用度。
这种方法已经被证实在肿瘤治疗方面有良好的前景。
最后，壳聚糖纳米颗粒还可以应用于组织工程。
由于其天然且生物相容性好，能够以纳米颗粒形式制备，壳聚糖纳米颗粒可以作为组织修复材料的神经修复、骨修复等重要组成部分。
这种方法已经在实验室环境中得到了良好的应用和发展，具有广阔的前景。
总之，在生物医学应用领域，壳聚糖纳米颗粒具有广泛的应用价值。
随着科学发展的进一步，相信壳聚糖纳米颗粒在治疗和诊断方面的应用前景会越来越广泛。
壳聚糖基骨组织工程支架材料的研究进展
壳聚糖基骨组织工程支架材料的研究进展白永庆;张璐【摘要】壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，是第二大天然高分子，由于其良好的生物相容性、生物可降解性和成型性，作为骨组织工程支架材料越来越受到重视．对壳聚糖为主的复合骨组织工程支架的相关研究进行综述。
可以掌握其在不同的材料体系中的功能作用，并可预见壳聚糖基生物材料在骨组织工程中的发展潜力．%Chitosan (CS) is a deacetylated derivative of chitin, the second abundant natural biopolymer. Due to its interesting characteristics: bioeompatible, biodegradation and the ability to he molded in various geometries, it has more and more attention as bone tissue engineering scaffold materials gradually. It is more valuable to review the research articles about chitosan used in composite bone tissue engineering scaffold. The functions in composite scaffolds can be found by reviews and it would be applied worthily. Extensive using of Chitosan-based biomaterials in bone tissue engineering will be foreknown by this review【期刊名称】《宁夏工程技术》【年(卷),期】2012(011)003【总页数】5页(P280-284)【关键词】壳聚糖;骨组织工程;生物相容性;生物降解性【作者】白永庆;张璐【作者单位】防域港市质量技术监督局,广西防城港538001;惠禹饲料蛋白防城港有限公司,广西防城港538001【正文语种】中文【中图分类】O636.9组织工程可以说是在生命科学与工程技术的基础上，研究和开发具有修复或替代人体组织或器官功能的临床取代物，以承担部分或全部生理功能[1].组织工程的特点是不需要移植整个器官来完成机体修复任务，其研究主要包括3个方面：①细胞外基质替代材料；②细胞的体外培养增殖；③组织工程化组织体内移植[2].骨组织工程是组织工程中发展比较快，研究较多的分支，对其的研究主要集中在骨组织工程支架材料的选择、制备方法的设计优化、支架材料的生物学相关性能等方面.骨组织工程支架材料是种子细胞外基质的替代物，其引导细胞增殖分化与新骨生成，是组织工程化骨的重要组成部分，支架材料性能的优劣直接影响到细胞增殖和体内移植好坏.壳聚糖（chitosan,简称CS）是天然的带正电荷的直链多糖，是由虾、蟹等甲壳类动物提取的甲壳素脱乙酰基的产物，而且一般认为N-乙酰基脱去55%以上称为壳聚糖[3].壳聚糖具有无毒性、良好的组织相容性、可降解性等特点，在生物医药领域有广泛的应用.目前已有壳聚糖在载药释放[4]、牙周组织[5]、皮肤[6]、血管[7]、心瓣膜[8]、角膜[9]等方面修复的研究，在骨组织工程中也取得了可喜的成果.1 壳聚糖壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后的产物，由β-(1-4)-2-乙酰氨基-D-葡萄糖单元和β-(1-4)-2-氨基-D-葡萄糖单元共聚而成，基本单元为壳二糖.由于甲壳素脱乙酰度不同（40%～98%），壳聚糖的分子量在50～2000 kDa不等[10].壳聚糖脱乙酰度不同，分子量不同，相应的其生化性质区别也比较大[11].翟佳慧[12]等研究表明分子量为十万的CS，质量浓度为20 mg/L时对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌效果明显.WIAFattah[13]等研究不同脱乙酰度壳聚糖微球发现,微球表面细胞的粘附培养受脱乙酰度影响明显，脱乙酰度越高细胞越容易在其表面生长增殖.壳聚糖是一种线性高分子电解质，并且每个单体带有一个氨基，其氮原子上有一个未结合的电子对，能结合一个氢离子，使氨基呈弱碱性，从而使壳聚糖成为带正电荷的电解质.壳聚糖因含有游离氨基，属于一级氨基，氨基上的氢较活泼，可以发生化学反应，可用具有双官能团的醛或酸酐等交联，其交联产物不易溶解，溶胀也小，性质较稳定.壳聚糖与酸可以生成盐，可以与金属或带负电的有机物结合[14]；其溶液具有一定的黏度，溶液的浓度越高或分子质量越大，黏度越大.壳聚糖在自然界的资源丰富，而且具有良好的生物相容性、生物可降解性、可塑性及抗菌等作用，在诸多组织工程中应用广泛.然而其机械性能差，骨传导性、骨诱导性不好等缺点，限制了它的应用，通过复合其他生物材料或者生化试剂改性以更好地满足骨修复中的要求，提高壳聚糖的应用.2 壳聚糖复合支架作为骨组织工程支架材料必须具备以下条件：三维多孔的连接网络，有利于细胞生长、养分传输和代谢产物的排放；生物相容性和可降解性好，降解速度和吸收速度可以调控，以适应细胞或组织在体内和体外的生长；化学表面适合细胞的粘附、增殖和分化；机械性能与所植入的组织的要求相匹配并具备一定的机械强度和良好的生物相容性[14].而单一材料很难满足这种综合要求，因此，复合支架材料成为人们共同关注的解决方法.常用于骨组织工程中的材料主要有无机材料和高分子有机材料，高分子有机材料主要分为人工合成与天然高分子两类.人工合成的高分子材料有：聚乳酸(polylactic acid,简称PLA）、聚羟基乙酸(polyglycolic acid,简称PGA)、前二者的共聚物(poly-lactic-co-glycolic acid,简称PLGA）及聚己内酯(po1ycapro1actone,简称PCL)；天然高分子材料除壳聚糖外还有胶原、琼脂糖、透明质酸、藻酸盐以及纤维蛋白等.无机材料主要以磷酸三钙 (tricalcium phosphate,简称TCP)、羟基磷灰石(hydroxyapatite,简称HA)为代表.2.1 壳聚糖/羟基磷灰石复合骨支架组织工程的研究最主要的任务是在细胞移植、培养、增殖的基础之上找到一种优良的生物材料作为细胞生长的基体材料，并且这种材料可以制作成多孔结构为移植的组织细胞提供养料.理想的骨支架材料应具备内部相连的多孔结构并能促进新骨向内生长和再生[15]，为达到这个目的，人们有必要寻找生物相容性好、可促进骨细胞增殖的复合生物材料.羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2,HA)，是天然骨中主要的无机成分，因其具有良好的生物相容性、骨传导性而被广泛应用在整形外科和骨修复移植中.M C Sunny[16]等用固/水/油（S/W/O）乳液法制备了包埋微米级HA颗粒的壳聚糖微球支架，1 150℃烧结CS后产生孔隙，烧结后的微球形态、大小都有较大变化.微球的大小及孔隙率可由HA的添加量控制.此种微球可以作为局部药物载体、骨损伤填充及引导骨形成的材料.P B Malafaya[17]等利用壳聚糖pH值依赖性，在NaOH溶液中加入HA颗粒与CS混合溶液使其固化析出得到均匀的CS/HA复合微球，将其任意堆叠在3D模具中得到多孔的支架.该支架压缩模量达到132 MPa，孔隙率30%，孔径分布100～400 μm，内部相互连通孔适合细胞培养.YLu[18]等用丙烯酸改性壳聚糖（NCECS）与纳米HA制备复合膜支架.NCECS是一种新的两性聚电解质，包含正电基团（ NH3+）和负电基团（ COO-），比CS具有更好的细胞兼容性，与HA所形成的复合膜力学性适中，细胞粘附及生长实验表明均优于纯NCECS膜.P B Malafaya[19]等用高温烧结的HA与未烧结HA作对比加入到壳聚糖中，并采用一种粒子聚合法制备双膜骨软骨支架.对L929成纤维细胞系采用MTS法测试细胞毒性，结果表明，未烧结的HA复合支架体外实验呈现细胞毒性，可能是二价阳离子的引入诱导细胞毒性.Y Z Zhang[20]等利用两步法合成CS/HA复合材料，运用静电纺丝技术制备生物纳米复合纤维，其中聚乙醇对苯（PEO）作为添加剂用于纤维形成.当HA的量达到30%可以形成稳定的纳米纤维，用醋酸溶液对HA晶体结构起到一定保护；通过细胞增生、矿物沉积等测试，复合纤维相对CS材料，虽然初期抑制了骨形成，但后期表现出明显的诱导骨形成的能力.W W T Han[21]等为提高CS作为骨修复材料的强度添加纳米HA，与纯CS支架材料相比，虽然结构相似，但纳米HA的加入极大地提高了细胞在支架表面的增殖、粘附、扩展，说明HA是影响细胞增殖的关键因素.Q L Hu[22]在醋酸溶液中先加入Ca(NO3)2·4H2O和KH2PO4在搅拌溶解后再加入CS，搅拌，原位生成CS/HA混合高分子溶胶，置于涂有CS膜的圆柱形模具中，在5%NaOH溶液中浸渍、成型、干燥.该方法制备的复合材料呈层状结构，原位生成的HA均匀分散在CS基质中，有效地提高了材料的弯曲强度和弯曲模量，是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和骨水泥的2～3倍，也优于外加混合制备的CS/HA材料.L Zhang[23]等也用壳聚糖与Ca(OH)2,H3PO4的共沉积法合成CS/HA复合骨替代材料，最大压缩强度达到120 MPa，模拟体液浸泡有类骨磷灰石生成，表现出高的生物降解性和生物活性.张利[24-25]等通过共沉淀法合成了CS/n-HA复合材料并研究了其固化机理.复合材料中的羟基磷灰石类似于自然骨矿物相的弱结晶含碳酸的纳米晶体，并均匀分散于有机相壳聚糖中.复合后壳聚糖红外吸收峰均向低波数方向移动，证明复合材料中两相间发生了相互作用.当纳米羟基磷灰石与壳聚糖的质量比为70∶30时，复合材料的抗压强度最高，达120 MPa左右，可满足骨组织修复与替代材料的要求.他们认为骨水泥在介质中快速固化的机理是二价金属阳离子(Zn2+，Ca2+)与壳聚糖的氨基之间发生络合反应，形成了密实的网状结构，赋予固化体较高的固化强度.李红[26]等、王新[27]等、孔丽君[28]等也利用原位沉积法分别制备了CS/HA复合支架材料，其生物活性、生物相容性良好，细胞可以很好地粘附增殖，可以用作骨组织支架材料.综上所述，CS与HA的复合主要有物理混合和原位沉积两种方法，而且原位合成的HA表现出更好的均匀性和键合作用.由于HA的加入，复合材料的力学性，生物活性，细胞粘附、增殖等都有很大的提高，可见CS/HA体系复合材料是很重要的一种骨修复替代材料.不足之处在于其成型技术还有待进一步提高，以便制备出孔隙率适合、孔径大小适中、力学强度更好的复合支架材料.2.2 壳聚糖/磷酸钙复合支架磷酸钙（TCP）是可吸收性生物陶瓷材料，由于其组成与骨材料相似也常被用于骨修复及骨损伤填充材料.它主要有高温相α-TCP和低温相β-TCP两种，两相转变温度为1 120～1 180℃.与HA相比，3种材料的降解速率从大到小为α-TCP，β-TCP，HA[29].在CS复合支架体系中，CS/TCP也是一类重要的材料体系.王彦伟[30]等以壳聚糖为原料,用乳液凝固法合成了壳聚糖微球并在有机模具中将其紧密堆积,形成多孔结构的框架,再将料浆灌注到框架中，干燥后经600℃煅烧、1 200℃烧结,将有机模具及壳聚糖微球烧去,获得具有大孔和贯通式微孔的多孔磷酸钙生物材料.材料孔隙率在60%～70%,大孔直径为80～250 μm,孔径可控且分布均匀,平均抗压强度为4.58 MPa.程文俊[31]等利用CS/β-TCP复合材料制备了一种初期为液态，逐渐固化成具有一定生物力学强度的可注射骨支架.将山羊骨髓基质干细胞（BMSCs）悬液与液态的CS/β-TCP 混合，固化，4h 后即有细胞贴壁，8～10 d后可汇成单层，可见复合材料的细胞相容性好.2.3 壳聚糖与胶原复合材料胶原是软骨组织的主要成分之一，具有良好的生物相容性和降解性，可为成骨细胞粘附、增殖及发挥成骨作用提供良好的微环境，是应用较多的骨组织工程支架材料. L M Wang[32]等用β-GP结合热凝结技术制备了壳聚糖与胶原复合支架，制备的凝胶状材料复合细胞之后可注射损伤部位，强度明显比纯CS凝胶好.在这种材料中胶原可以刺激细胞伸展、增殖，壳聚糖则可提高基因表达使细胞分化.D J Park[33]等在可注射的壳聚糖/明胶支架中加入骨形成蛋白-2和大脑干细胞，小鼠体内注射实验可刺激新骨的形成.姜华[34]等用戊二醛交联胶原-壳聚糖混合溶液，经冷冻干燥制得胶原-壳聚糖复合载体，并进行了系统的生物相容性研究和细胞培养的应用研究.这种复合载体具有良好的生物相容性，对人体无毒性，对细胞有一定的亲和作用，并适合细胞的三维生长，起到良好的支架作用，是一种符合组织工程要求的复合细胞载体.此外还有学者研究了壳聚糖/胶原中添加β-TCP的三元复合材料[35]，经无毒交联、冷冻干燥制备成上层以壳聚糖/胶原为主、下层为三元复合的层状梯度材料，该材料孔径100 μm，孔隙率≥90%，体外培养骨髓间充质干细胞[36]和软骨细胞[37]表明材料细胞相容性良好，表型稳定并能分泌细胞外基质.2.4 其他壳聚糖复合材料K T Shalumon[38]等将浓度为7%的羧甲基壳聚糖(CMC)与浓度为8%的聚乙烯醇(PVA)混合，运用静电纺丝技术制成层层堆积的纳米纤维结构，确保了支架具有良好的孔道连通性，为细胞的生存提供了良好的微环境，利于细胞的增殖分化.T Jiang[39]等制备了壳聚糖/聚乳酸-乙醇酸（PLAGA）三维复合微球作为骨组织支架.复合微球装入不锈钢模具过100℃加热后形成多孔支架，总的孔隙率在28%～37%，平均孔径在170～200 μm，压缩模量和压缩强度满足承重骨的要求；MC3T3-E1类骨细胞在复合支架中培养，增殖效果优于PLGA支架，说明壳聚糖的添加提高了成骨细胞的分化和成熟.他们还研究了复合支架表面固定肝素的效果，支架力学性能无明显变化，通过表面固定肝素提高了成骨细胞的增殖，是对照组的3倍[40]；体外降解性能实验表明加入壳聚糖后支架降解比对照组慢，力学强度逐渐下降；体内实验表明在兔尺骨缺损植入模型中，表面固定肝素钠或人体骨形成蛋白后可以促进早期骨的形成[41].Z S Li[42]等用冷冻干燥褐藻酸盐与壳聚糖混合溶液得到复合的支架.与CS支架相比，由于CS的氨基与褐藻酸的羰基形成离子键，褐藻酸盐的加入提高了支架力学性能，CS支架更稳定，且成骨细胞在表面粘附稳定、增殖良好，短时间即有骨钙化沉积.3 问题与展望壳聚糖在自然界的资源丰富，其结构类似于细胞外基质中的糖胺聚糖，因而具有良好的细胞组织相容性、可降解性及抗菌性，因此在骨组织工程及其他的组织工程中应用广泛.然而其机械性能差，骨传导性、诱导性不强等因素限制了它的应用，通过复合其他生物材料或者生化试剂改性以更好地满足骨修复中的要求，提高了壳聚糖的应用性.作为骨组织工程的支架材料研究只是组织工程的一个方面，种子细胞培养增殖以及材料的体内移植将是更为漫长的探索过程.随着材料科学、生命科学、医学等学科的发展，组织工程的研究已从简单适应生物向功能性、自主性方向，以及解决移植术后的感染和免疫反应方面发展，寻找更符合骨组织工程要求的材料体系将是研究的主要方向.参考文献:【相关文献】[1] LANGER R,VACANTI J P.Tissue engineering[J].Science,1993,260(5110):920-926.[2] 金岩.组织工程学原理与技术[M].西安：第四军医大学出版社，2004:4.[3] 蒋挺大.壳聚糖[M].北京：化学工业出版社，2001:9.[4] DODANE V，VILIVALAM V D.Pharmaceutical applications ofchitosan[J].PSTT,1998,1(6):246-253.[5] 王亚红，张文静，李全利，等.磷酸化壳聚糖膜引导牙周组织再生的实验研究 [J].安徽医科大学学报，2009，44（5）:573-576.[6] 王军，李新松，赵艳秋.壳聚糖多孔支架的制备与生物学性质[J].东南大学学报：自然科学版,2004，34（1）:67-71.[7] 杨文静，付静，何磊，等.静电纺丝制备壳聚糖/聚己内酯血管支架及表征[J].复合材料学报,2011，28(1):104-108.[8] 付建华，赵曼，杜桂英，等.应用骨髓干细胞和自制胶原壳聚糖构建组织工程心瓣膜 [J].第三军医大学学报,2011，33(2):152-155.[9] 郭丽,王迎军,任力,等.明胶固定化壳聚糖膜的细胞相容性评价[J].功能材料，2009(9):1525-1528.[10]SINGLA A K,CHAWLAM.Chitosan:some pharmaceutical and biological aspectsˉan update[J].Journal of Pharmacy and Pharmacology,2001,53(8):1047－1067.[11]ABARRATEGIA，MORALESY L，RAMOSV，etal.Chitosan scaffolds for osteochondral tissue regeneration[J].Journal of Biomedical Materials Research Part A,2010,95(4):1132-1141.[12]翟佳慧,孙庆申,刘春光，等.改性壳聚糖的制备及抑菌效果评价[J].黑龙江大学自然科学学报，2010，27(6):778-782.[13]FATTAH W I A,JIANG TAO,BASSYOUNI G T,et al.Synthesis,characterization of chitosans and fabrication ofsintered chitosan microsphere matrices forbone tissueengineering[J].Acta Biomaterialia,2007,3(4):503-514.[14]崔俊锋，尹玉姬，何淑兰，等.骨组织工程支架材料研究进展[J].化学进展，2004，16(2):299-307.[15]SWETHA M,SAHITHI K,MOORTHI A，et al.Biocomposites containing natural poymers and hydroxyapatite for bone tissue engineering[J].International Journal of Biological Macromolecules,2010,47(1)：14.[16]SUNNY M C,RAMESH P,VARMA H K.Microstructured microspheres of hydroxyapatitebi oceramic[J].Journal of Materials Science:Materials in Medicine,2002,13(7)：623-632.[17]MALAFAYA P B,PEDRO J,PETERBAUER A,et al.Chitosan particlesagglomerated scaffoldsfor cartilage and osteochondral tissue engineering approaches with adipose tissue derived stem cells[J].Journal of Materials Science:Materials in Medicine,2005,16(12)：1077-1085.[18]LU Y,ZHU A P,WANG W P,et al.New bioactive hybrid material of nanoˉhydroxyapatite based on Nˉcarboxyethyl chitosan for bone t issue engineering[J].Applied Surface Science,2010,256：7228-7233.[19]MALAFAYA P B,REIS R L.Bilayered chitosanˉbased scaffolds for osteochondral tissue engineering:Influence of hydroxyapatite on in vitro cytotoxicity and dynamic bioactivity studies in a spe cific doubleˉchamber bioreactor[J].Acta Biomaterialia,2009,5(2)：644-660.[20]ZHANG Y Z,VENUGOPAL J R,TURKI A E,et al.Electrospun biomimetic nanocompositena nofibers of hydroxyapatite/chitosan for bone tissueengineering[J].Biomaterials,2008,29(32)：4314-4322.[21]HAN W W T,MISRA R D K.Biomimetic chitosan/nanohydroxyapatite composite scaffolds for bone tissue engineering[J].Acta Biomaterialia,2009,5(4)：1182-1197.[22]HU Q L,LIB Q,WANG M,etal.Preparationand characterization of biodegradable chitosan/hydroxyapatite nanocomposite rods via in situ hybridization:a potential material as internalfixation of bone fracture[J].Biomaterials,2004,25(5)：779-785.[23]ZHANG L,LI Y B,YANG A P,et al.Preparatio and in vitro investigationofchitosan/nanoˉhydroxyapatite composite used as bone substitute materials[J].Journal of Materials Science:Materialsin Medicine,2005(16)：213-219.[24]张利，李玉宝，魏杰，等.纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合骨修复材料的共沉淀法制备及其性能表征 [J].功能材料,2005，36(3)：441-444.[25]张利，李玉宝，周钢，等.纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合骨水泥的固化机理研究 [J].无机材料学报，2006，21(5)：1197-1202.[26]李红，朱敏鹰，李立华，等.原位沉析羟基磷灰石-壳聚糖骨组织工程支架材料的研制[J].功能材料，2006，37(6)：909-911.[27]王新，刘玲蓉，张其清，等.纳米羟基磷灰石-壳聚糖骨组织工程支架的研究[J].中国修复重建外科杂志,2007，21(2)：120-124.[28]孔丽君，敖强，奚静，等.MC 3T3-E1细胞在纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架上的增殖和分化[J].生物工程学报，2007，23(2)：262-267.[29]姚康德,尹玉姬.组织工程相关生物材料[M].北京：化学工业出版社,2003：90.[30]王彦伟,蔡舒,彭珍珍，等.微球堆积法制备多孔磷酸钙生物材料[J].材料科学与工程学报，2005，23(2)：235-238.[31]程文俊，金丹，裴国献，等.壳聚糖/β-磷酸三钙作为可注射组织工程骨支架材料的可行性研究[J].解放军医学杂志，2007，32(2)：141-143.[32]WANG L M,STEGEMANN J P.Thermogelling chitosan and collagen composite hydrogels initiated wi th βˉglycerophosphate for bone tissueengineering[J].Biomaterials,2010,31(14)：3976-3985.[33]PARK D J,CHOI B H,ZHU S J,et al.Injectable bone using chitosanˉalginategel/mesenchymal stem cells/BMP-2 composites [J].Journal of CranioMaxillofacial Surgery,2005,33(1)：50-54.[34]姜华，贾文英，翟弘峰，等.组织工程支架—复合细胞载体的研制[J].透析与人工器官，2003，14(2)：28-32.[35]白雪东，胡蕴玉，严乐平，等.一体化层状梯度修复体用于骨软骨组织工程的实验研究 [J].中国矫形外科杂志,2007，15(17)：1344-1347.[36] 朱书涛，朱立新，余磊，等.胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状修复体负载骨髓间充质干细胞体外培养[J].中国组织工程研究与临床康复,2008，12(10)：1815-1818.[37]张世浩，朱立新，靳安民，等.软骨细胞复合胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体的体外培养[J].中国组织工程研究与临床康复,2008，12(41)：8033-8036.[38]SHALUMON K T，BINULLA N S，SELVAMURUGAN N，et al．Electrospining of carboxymethyl chitin/poly(vinylalcohol)nanofibrous scaffold for tissue engineering applications[J]．Carb-ohydrate Polymers,2009,77(4)：863-869．[39]JIANG T,FATTAH W I A,LAURENCIN C T.In vitro evaluation of chitosan/poly（lactic acidˉglycolic acid）sintered microsphere scaffoldsforbone tissueengineering[J].Biomaterials,2006,27(28):4894-4903.[40]JIANG T,KHAN Y,NAIR L,et al.Functionalization of chitosan/poly(lactic acidglycolic acid)sintered microsphere scaffoldsv ia surface heparinization forbone tissue engineering[J].Journal of Biomedical MaterialsResearch Part A,2010,93(3)：1193-1208. [41]JIANG T,NUKAVARAPU SP,DENG M,etal.Chitosanpoly（lactidecoglycolide）microsphereˉbasedscaffolds for bone tissue engineering:In vitro degradation and in vivo bone regeneration studies[J].Acta Biomaterialia,2010,6(9)：3457-3470.[42]LI Z S,RAMAY H R,HAUCH K D,et al.Chitosanˉalginate hybr id scaffolds for bone tissue engineering[J].Biomaterials,2005,26(18):3919-3928.。
壳聚糖甲壳素应用
涂依
戊二醛为交联剂， 以涂覆的方法制备了壳聚糖 /羧甲基壳聚糖双层复合 膜， 羧甲基壳聚糖的分子量不同， 研究对比不同分子量羧甲基壳聚糖 双层复合膜的创伤修复效果。实验结果表明: 制备的双层复合膜对创伤 都有一定的修复效果，但是羧甲基壳聚糖的分子量越小，创伤修复效 果越好
余丕军
2021/3/10
通过观察胶原蛋白 － 壳聚糖( 80: 20) 复合纳米纤维膜修复 SD 大鼠背部全层皮
营养药物载体
针对壳聚糖微球作为药物载体的研究已经有很多，但其作为营养药物载体的研究则比较少。目前， 壳聚糖微球在营养物运送方面的研究主要是作为维生素载体。
2021/3/10
8
甲壳素生物质转化为高附加值化合物
随着全球石油、天然气等传统化石资源逐渐枯竭，人们正在努力寻求新的替代能源。生物质是 一种天然可再生资源，数量巨大，价格低廉，丰富的生物质资源有望成为未来获取燃料和高附加值 化学品的主要来源。新加坡国立大学的颜宁教授等提出了甲壳素生物质精炼的概念，同时指出甲壳 素生物质来源丰富，应该像纤维素生物质一样被充分利用，使其转化成为具有较高价值的化学品。
对骨损伤的修复
对神经干细胞的修复
对皮肤创面的修复
2021/3/10
3
1.对骨损伤的修复
将多碳纳米管通过冷冻干燥法与壳聚糖复合制成支架，实验表明有利于骨样细胞黏附 在支架上，加速细胞增殖并向成骨细胞分化。纳米羟基磷灰石/壳聚糖三维多孔支架植入到 大鼠颅顶骨缺损处，通过组织学观察，在2周时骨缺损区边缘及支架中心发现有新骨形成， 在5周时骨缺损区已有明显的新骨形成
通过化学改性的方法将琥珀酸引入到壳聚糖中合成水溶性壳聚糖衍生物 ( NSC),在 L929 细胞中研究NSC 的细胞毒性，并通过抑制区方法和细菌生 长曲线分析评价其抗菌活性。结果表明,与壳聚糖相比,NSC 的溶解度显着 提高，NSC 是无毒的,具有良好的抗菌性能。动物伤口愈合试验表明 NSC 相比壳聚糖可以显著减少愈合时间。
壳聚糖支架在组织工程中的应用
制 备 壳 聚 糖 多 孔 支 架 最 常 采 用 的 方 法 是 冷 冻 干 燥 法 ， 剂 通 溶 常 使 用 乙 酸 溶 液 。在 冷 冻 过 程 中冰 晶从 溶 液 中成 核 并 线 性 生 长 ， 冷 冻 干 燥 时 冰 晶 相 升 华 而 形 成 多 孔 结 构 。采 用 这 种 方 法 制 备 的 支 架 空 隙 率 取 决 于 溶 液 的 浓 度 ， 均 孔 径 由 冷 冻 速 率 以 及 冰 晶 的 尺 寸 控 平 制 ， 空 隙 的取 向 则 与 冷 冻 时 热 梯 度 的几 何 特 性 相 关 。 而 壳 聚糖支 架 的力 学性 能 主要 取 决 于 空 隙率 以及 取 向程 度 。
组 织 工 程 和 皮 肤 组 织 工 程 等 方 面 的 应 用 进 展 ， 明 壳 聚 糖 有 望 表
成为优 异的组 织工程 支 架材料 。 关 键 词 ： 壳 聚 糖 ； 织 工 程 ； 维 支 架 材 料 组 三 中 图 分 类 号 ： Ｒ３ ８ Ｏ １．８ 文献标 识码 ： Ａ
从 材 料 学 与 工 程 的 观 点 ， 织 可 视 同 细 胞 复 合 材 料 ， 由起 组 它 功 能 作 用 的 细 胞 和 其 分 泌 的 细 胞 外 基质 组 成 。 Ｅ Ｍ ｓ 供 细 胞 Ｃ 提
上 ， 成细胞一 架结 构物 。该 三维 支 架 材料 应 有 一 定 的孔 隙 ， 形 支 能 为 细 胞 提 供 一 个 生 存 的 三 维 空 间 ， 利 于 细 胞 获 取 足 够 的 营 有 养 ． 行 营 养 交 换 ， 能 排 除 代 谢 产 物 ， 细 胞 能 在 预 先 设 计 的 进 并 使 支架 上 增 殖 分 化 。将 此 细 胞 一 架 结 构 物 植 入 机 体 组 织 病 损 部 支
壳聚糖的应用研究进展
二、壳聚糖在生物医学领域应用 的研究方法
1、制备工艺
壳聚糖的制备主要通过甲壳素的脱乙酰化获得。常用的脱乙酰化方法包括化 学法和生物法，其中化学法主要包括酸碱催化剂法和无催化剂法，生物法则主要 通过酶解法进行。不同的制备工艺会对壳聚糖的分子量、脱乙酰度等性质产生影 响，从而影响其生物医学应用效果。因此，针对不同应用领域，需要优化制备工 艺，以获得具有特定性质的壳聚糖材料。
参考内容
壳聚糖是一种天然高分子聚合物，是由甲壳类动物的外壳经过脱乙酰化处理 而得到的一种生物材料。由于其具有良好的生物相容性、生物活性及独特的物理 化学性质，壳聚糖在工业、医药、环保等领域得到了广泛的应用。本次演示将围 绕壳聚糖的研究进展及应用展开讨论。
壳聚糖具有很好的生物相容性和生物活性，能够被广泛应用于生物医学领域。 近年来，壳聚糖在药物传递系统、组织工程、生物材料等方面的研究取得了很大 的进展。在药物传递系统方面，壳聚糖可以作为药物载体，能够实现药物的定向 传递，从而提高药物的治疗效果。在组织工程方面，壳聚糖可以作为细胞支架材 料，为细胞的生长和繁殖提供适宜的微环境。在生物材料方面，壳聚糖可以用于 制造人工器官、人工关节等医疗器械。
3.环境保护
壳聚糖在环境保护领域也有着广泛的应用。例如，壳聚糖可以用于重金属离 子的吸附和分离，通过离子交换作用有效去除水体中的重金属离子。同时，壳聚 糖还可以用于制备环保材料，如可降解塑料、生物纤维等，以降低环境污染和资 源浪费。
三、壳聚糖的应用优势
壳聚糖具有多种应用优势，这使得它在各个领域得到广泛应用。首先，壳聚 糖具有良好的生物相容性和生物活性，与人体组织具有良好的相容性，对机体无 明显毒副作用。其次，壳聚糖具有优良的吸附性能，可以用于吸附和去除水体中 的重金属离子、有机污染物等有害物质。此外，壳聚糖还具有抗菌性能，可以有 效抑制细菌和真菌的生长繁殖，对于防治感染性疾病具有重要意义。
壳聚糖复合材料及其细胞生物相容性的研究进展
壳聚糖复合材料及其细胞生物相容性的研究进展作者：陈怡霏等来源：《中国美容医学》2012年第15期壳聚糖（chitosan，CTS）作为甲壳素脱乙酞氨基后的一种产物，又称为脱乙酞甲壳素，是纤维素以外第二大最丰富的天然高分子化合物[1]。
壳聚糖具有抗微生物、调节血脂、增强机体免疫能力以及抑制肿瘤等生物活性。
由于壳聚糖与机体内的氨基葡萄糖类具有相似结构，类似于人体骨胶原组织，而且具有无毒害、良好的生物相容性等特点，在骨组织工程的应用和研究中发展迅速，现针对壳聚糖及其衍生物的生物相容性综述如下。
1 CTS的结构特点及其生物活性CTS作为一种甲壳素的脱乙酞化产物，结构上与聚多糖类似，游离的氨基可使其溶解度及其生物活性大幅度提高[2]。
研究表明，CTS具有良好的促成骨作用[3-4]，还可促进小血管生成[5]。
Muzzarelli [6]对犬类的研究发现，CTS对成年犬骨缺陷的治疗具有良好疗效。
由于在中性以及碱性环境中溶解度较低，在酸性环境下溶解较大，从而导致其在机体内的运用受到较大限制。
Wang[7]提出根据仿生构建的相关理论，对CTS进行磷酸酯化处理，同时引入钙离子，使之亲水性增加。
李晓龙[8]对磷酸化的CTS研究发现，由于其具有磷酸酯集团，从而对血浆中磷酸酯有较好的吸附作用，同时将磷酸酯固定在其表面，形成仿生生物膜，有效地降低了表面物质与血浆蛋白的作用，且可降低血小板的粘附及其活性，进而防止血栓形成。
CTS作为羟基磷灰石类无机质以及胶原蛋白为主要成分的有机物，而在仿生材料中将其具有生物活性的部分植入其骨组织的连接界面，从而对缺损部位进行修复[9]。
对改性后的CTS研究发现，它具有良好的生物活性，有利于成骨细胞、牙周膜细胞等吸附以及聚集，从而促进细胞的分化以及增殖[10]。
2 CTS在羟基磷灰石复合材料中的应用羟基磷灰石复合材料作为一种具有表面活性物质的陶瓷，广泛用于骨组织工程，其不仅具有良好的强度，适应机体运动力学性质要求，而且具有良好的韧性，确保长期使用不会变形[11]。
软骨修复中壳聚糖复合水凝胶的应用与价值
《中国组织工程研究》 Chinese Journal of Tissue Engineering Research文章编号:2095-4344(2019)10-01611-06 1611·综述·www.CRTER .org杨龄坚，男，1992年生，云南省元谋县人，汉族，昆明医科大学在读硕士，主要从事骨关节损伤的修复与重建研究。
通讯作者：李彦林，博士生导师，主任医师，昆明医科大学第一附属医院运动医学科，云南省昆明市 650000文献标识码:A稿件接受：2018-11-13Yang Lingjian, Master candidate, Department of Sports Medicine, First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650000, Yunnan Province, ChinaCorresponding author: Li Yanlin, Doctoralsupervisor, Chief physician, Department of Sports Medicine, First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650000, Yunnan Province, China软骨修复中壳聚糖复合水凝胶的应用与价值杨龄坚，李彦林，贾 笛，何映红，向耀宇(昆明医科大学第一附属医院运动医学科，云南省昆明市 650000) DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.1620 ORCID: 0000-0003-3038-8563(杨龄坚)文章快速阅读：文题释义：壳聚糖复合水凝胶：以壳聚糖良好的生物相容性、可塑性等为基础，运用化学偶联、3D 打印、物理冷冻干燥等技术复合其他化合物，制备仿生软骨组织工程支架材料，使其有望成为治疗软骨缺损、骨关节炎的新兴方式。
骨髓间充质干细胞复合壳聚糖凝胶体外构建可注射组织工程软骨
软 骨培 养 条 件 下 ， 聚 糖 凝 胶 支持 骨 髓 间 充 质 干 细胞 生 长 、 殖 、 壳 增 向软 骨 细 胞 分 化 并 形成 软 骨 样 组 织 。结 论 ： 髓 间 充 质 干细 胞 ／ 骨 壳 聚 糖 ／ 一 油磷 酸 钠 凝胶 复 合 物 ， ８甘 有望 用 作 可 注 射 型组 织 工 程 软 骨 修 复软 骨缺 损 。
பைடு நூலகம்
可 行性 。方 法 ： 骨髓 间充 质 干 细胞 与壳 聚 糖 ／ 一 油磷 酸 钠 制成 注 射 型 细胞 ／ Ｂ甘 凝胶 复 合 物 并 行 体 外 成软 骨 诱 导培 养 ， 过 倒置 显 通
微镜 、 扫描 电镜 和 组 织 学 检 查 等观 察 细 胞 在 凝 胶 内黏 附 、 生长 、 殖 、 软 骨细 胞 分 化 及 形 成 软 骨样 组 织 等 情 况 。结 果 ： 增 向 在体 外成
ｇｌ ｏ ｅ ｃ ｍｐｌｘ ｔ ｅ ｃ ｏ ｄ ｏ ｅ ｓｓ ｅ ， ｈ ｎ ｈ ｎ ｒ ｇ ｎｅ ｉ ｗａ ｉ ｄ ｃ ｄ —ｃ ｌｕ ｅ ｉ ｖ ｔｏ Ｔｈｅ ｄ ｅ ｉｎ， ｇ ｏ ｈ ｐｒ ｌ ｅ ａｉ ｎ ｎ ｓ ｎｕｅ ｕ ｔ ｒ ｄ ｎ ｉｒ ． ａ ｈ ｓｏ ｒ ｗｔ ， ｏ ｉ ｒ ｔｏ ａ ｄ ｆ ｃ ｏ ｄ ｏ ｅ ｉ ｄ ｆｅ ｅ ｔａｉ ｎ ｏ ＢＭＳ ｉ ｔ Ｃ／ ｈ ｎ ｒ ｇ ｎ ｃ ｉｆｒ ｎ ｉｔｏ ｆ Ｃｓ ｎ ｏ ＧＰ ｇ ｌ ｎ ｃ ｏ ｄ ｏ ｅ ｅ ｉ ｏ ｅ ａ ｄ ｈ ｎ ｒ ｇ ｎ ｓｓ ｆ ＢＭＳＣｓ－Ｃ／ ＧＰ ｅ ｃ ｍｐｌｘ ｇｌ ｏ ｅ ｗｅ ｅ ｒ
ｃ ｕｄ ｆｒ ｃ ｒ ｌｇ —ｉｅ ｔ ｓ ｅ ｗ ｅ ｈ ｎ ｒｇ ｎ ｓ ｓｉ ｄ ｃ ｄ ｃ ｌ ｒｄ ｉ ｉ ｏ Ｃｏ ｃｕ ｉｎ ＭＳ ｓ Ｃ ＧＰ ｏ ｌ ｍ ａｔ ａ ｅ ｌ ｉ ｕ ｈ ｎ ｃ ｏ ｄ ｏ ｅ ｅｉ ｗａ ｎ ｕ ｅ － ｕｔ ｅ ｎ ｖｔ ． ｎ ｌｓｏ ：Ｂ Ｃ — ／ ｏ ｉ ｋ ｓ ｓ ｕ ｒ
壳聚糖在医学上的应用
壳聚糖在医学上的应用
壳聚糖在医学上有多种应用，主要包括以下几个方面：
1．伤口愈合和创面修复：壳聚糖具有良好的生物相容性和生物可降解性，可用于制备生物可降解的敷料或填料，用于伤口愈合和创面修复。
壳聚糖敷料能够提供一个适宜的环境，促进伤口愈合，减少感染风险，加速创面愈合。
2．药物缓释系统：壳聚糖可以用作药物缓释系统的载体，用于控制药物的释放速率和时间，提高药物的疗效并减少副作用。
通过改变壳聚糖的物理性质和化学结构，可以调控药物的释放速率和药效持续时间。
3．组织工程和再生医学：壳聚糖可以用作组织工程和再生医学领域的生物材料，用于细胞培养、组织工程支架和组织再生。
壳聚糖支架具有良好的生物相容性和生物活性，可以为细胞提供良好的生长环境，并且可降解性使得支架在组织再生过程中逐渐被代谢。
4．口腔医学应用：壳聚糖可以用于口腔医学领域，制备口腔护理产品、口腔修复材料和口腔药物缓释系统。
壳聚糖具有抗菌、抗炎和生物相容性等特点，可用于口腔感染和炎症的治疗，以及口腔组织的修复和再生。
5．肿瘤治疗辅助：壳聚糖可以用于肿瘤治疗的辅助，例如制备肿瘤靶向药物载体或肿瘤治疗的辅助材料。
壳聚糖纳米粒子可以作为药物载体，具有较好的肿瘤靶向性和药物缓释性能，可提高药物的疗效和降低毒副作用。
总的来说，壳聚糖在医学上的应用非常广泛，涵盖了伤口愈合、药物缓释、组织工程、口腔医学和肿瘤治疗等多个领域，为医学领域的发展和临床治疗提供了重要的支持。