醫用殼聚糖水凝膠研究進展

劉璐

摘 要：文章主要探討了醫用殼聚糖水凝膠領域的研究情況，具體分析了醫用殼聚糖水凝膠在藥物釋放、醫用敷料和組織工程支架等細分領域的研究現狀，收集了近年醫用殼聚糖水凝膠的研究成果和發展趨勢。

關鍵詞：殼聚糖；水凝膠；組織工程；藥物釋放；醫用敷料

甲殼素，又被稱為幾丁質，因其自身含有大量氨基多糖稱為唯一的天然陽離子多糖，主要從甲殼生物的外殼或昆蟲的外骨骼中提取得到。甲殼素為由N-乙酰-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖通過β-1，4糖苷鍵形成多糖，即N-乙酰-D-葡萄糖胺的聚糖。殼聚糖是甲殼素上的氨基的脫乙酰化產物，反應活性和溶解性均比甲殼素強。殼聚糖在自然界中的含量位列第二位，僅低于纖維素，并且能夠實現可循環利用，是理想的生物醫用材料。殼聚糖具有許多優良特性：對環境無污染，生物相容性和可降解性高，來源廣泛，以及具備黏膜黏附性、抗菌活性等。

水凝膠是由水溶性高分子經過交聯后形成的，交聯網絡結構能在水中膨脹但會分散，能夠保持含水量高但并不溶劑的狀態，可以達到幾十甚至幾百倍的吸水率，是很強的吸水材料，其中的液體水被固定于高分子三維網絡結果當中，整個水凝膠體系可以保持良好的穩定性。水凝膠質地柔軟，與活體組織質感相近，具有良好的生物相容性使得它在生物醫藥領域具有廣闊的應用前景，如，可作為藥物緩釋材料、蛋白質電泳、隱形眼鏡、人造血漿和皮膚、組織填充材料、組織工程支架等。

殼聚糖水凝膠具有低毒性和高生物相容性，作為智能水凝膠是還具有pH或溫度的敏感性，并且不影響藥物本身的藥效發揮，在用作藥物緩釋材料、組織工程支架、醫用敷料等領域具有良好的應用前景。[1]

1 醫用殼聚糖水凝膠藥物釋放體系

藥物釋放系統包括有藥物固定和藥物的控制釋放過程，凝膠本身因其網絡結果能夠很好的實現藥物的存儲固定，同時溶脹度的變化過程能夠控制藥物的釋放速率，還容易在體內降解代謝。因此，水凝膠在口服、口腔、鼻腔、陰道、直腸、眼部、注射等給藥途徑具有較大的應用潛力。

藥物釋放用水凝膠主要包括溫度敏感水凝膠和pH敏感水凝膠，對于溫度敏感性的凝膠，當處于人體溫環境（37℃）時，凝膠發生親水膨脹，網絡結構由緊變松，從而釋放出藥物；對于pH敏感的水凝膠，當處于腸道內較高pH環境中時，凝膠膨脹釋放藥物，而在pH較低的胃環境時并不釋放藥物，從而避免強酸性胃液對于藥物效果的影響。[2]

Dumitriu等研究了一種殼聚糖/黃原膠復合水凝膠，通過將黃原膠與堿性藥物復合，并在酸性條件下逐步釋放，通過調節殼聚糖的脫乙酰度，可以對凝膠的理化性質進行調整。天津大學姚康德等將殼聚糖、明膠和果膠復配并利用戊二醛作為交聯劑共交聯制備得到了殼聚糖基凝膠，該水凝膠具有pH靈敏性可用于藥物釋放體系，可作為口服抗酸、治療胃腸疾患的滯留型控釋制劑，可以減少藥物突釋造成的毒副作用，并且具有良好的生物相容性和生物降解性能。中國海洋大學劉成圣[3]等將殼聚糖脂肪酸酯復合物和α，β-甘油磷酸鈉復配，制備得到溫敏水凝膠負載抗腫瘤藥物，用于原位注射局部治療的藥物載體。通過與酯化改性提高了殼聚糖的溫度靈敏性和穩定性，對于腫瘤的治療具有廣闊的應用前景。

2 醫用殼聚糖水凝膠敷料

水凝膠質地柔軟，可以實現與傷口的充分接觸，并且能為傷口提供一個良好的濕潤環境，進而促進傷口的愈合。利用殼聚糖水凝膠制備得到的醫用敷料具有柔軟、舒適與創面的貼合性好的優點，并且能夠緩解疼痛和抑制出血，同時部分水凝膠還具有抗菌消炎的功效。此外，在病患傷口的愈合、自身皮膚生長的過程中，殼聚糖水凝膠敷料能自行降解并被機體吸收，免除了揭除時病人的痛苦，還會促進皮膚再生，對治療高熱創傷特別有效。[4]

德州海利安生物股份有限公司研究一種醫用膠體敷料及其應用，該敷料主要包括水溶性甲殼素和醋酸氯己定，具有鎮痛、抑菌、抗炎、促進創面愈合、抑制瘢痕增生、提高創面修復質量的作用，對手術切口、燒傷創面、燙傷創面、潰瘍創面的治療和修復具有顯著療效。

3 醫用殼聚糖水凝膠組織工程支架

水凝膠具有三維網絡結果，網絡中填充有大量水，便于營養物質和代謝產物的運輸，并有助于保護細胞。此外，水凝膠還可以通過注射方式植入體內，手術創傷小，并在體內環境改變下可以原位膠凝，由于發生膠凝的條件溫和對負載藥物的影響較小，是實現生長因子或藥物遞送非常適宜的載體材料。因此，水凝膠制備組織工程支架具有天然的優勢。

殼聚糖由于其具有氨基而帶有大量正電荷，可以吸引帶有負電的細胞壁，有利于細胞的附著；其降解后的產物具有良好的生物相容性；此外殼聚糖還具有殺菌、防黏連、維持體內生態平衡等許多功效協同組織的修復。因此，殼聚糖是制備組織工程支架的優良材料。[5]

Bio Syntech Canada公司研發了包含有殼聚糖和甘油磷酸二鈉鹽的溫度響應水凝膠，該水凝膠在室溫狀態下位液態，在體溫附近成膠，因此可在液體狀態下直接注射入所需部位原位成膠。該水凝膠的制備無需使用有機溶劑和交聯劑，可降低凝膠的生物毒性并提高其生物相容性，可用于藥物遞送、眼部組織植入、骨或軟骨填充材料并用于組織工程領域。中國人民解放軍軍事醫學科學院基礎醫學研究所王常勇等研究了一種基于可注射溫敏性殼聚糖水凝膠的組織工程產品，將殼聚糖、甘油磷酸鈉和羥乙基纖維素混合制備得到可攜帶促血管生長因子的可注射水凝膠，將水凝膠注射到動物心肌梗死模型特定區域后觀察其修復心肌梗死區域的情況，注射攜帶生長因子的殼聚糖水凝膠的實驗組明顯提高了血管密度，降低了纖維化程度，存活的心肌數量也有所增加。

4 結束語

殼聚糖水凝膠因其具有的生物相容性、抗菌性、溫度響應性、pH相應性在生物醫學領域應用廣泛，在上述藥物釋放、醫用敷料、組織工程支架領域的研究已經取得了實質性的進展。中國在該領域的研究處于世界領先水平，但在產業化中的推廣仍有待加強。

參考文獻

[1]舒靜，李小靜，趙大飆.殼聚糖智能水凝膠研究進展[J].中國塑料，2010，24（9）：6-10.

[2]孔立紅，王洋崗，劉本.殼聚糖溫敏水凝膠的制備及體外藥物釋放的研究[J].湖北中草藥大學學報，2012，44（6）：24-26.

[3]王玉杰，黨奇峰，萬輝琴，等.注射型殼聚糖溫敏相變復合材料的制備及性能研究[J].功能材料，2014，45（S1）：117-121.

[4]王華明，王江.殼聚糖傷口敷料的研究進展[J].華南熱帶農業大學學報，2007，13（2）：48-53.

[5]符旭東，郭家平.殼聚糖類水凝膠在組織工程領域的研究進展[J].中國醫院藥學雜志，2010，30（15）：1308-1310.