殼聚糖的氨基和羥基可與多種有機(jī)酸或酸酐、酰氯等發(fā)生反應(yīng)生成酰化殼聚糖衍生物，引入的基團(tuán)可削弱殼聚糖的分子內(nèi)和分子間氫鍵，使衍生物的水溶性提高。?；瘹ぞ厶菓?yīng)用范圍較廣，高溶解度的?；瘹ぞ厶强勺鳛樗幬镞f送載體，而高結(jié)晶度酰化殼聚糖則具有良好的加工性，可增強(qiáng)纖維的韌性。

       2、羧基化殼聚糖衍生物

       殼聚糖的羧化主要通過乙醛酸與殼聚糖的-OH 或-NH2 基團(tuán)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，羧化殼聚糖衍生物有-COOH 和-NH2 兩親性基團(tuán)，在酸性條件下中氨基質(zhì)子化使羧甲基殼聚糖帶正電荷；在堿性條件下中，羧基電離使羧甲基殼聚糖帶負(fù)電荷，其水溶性主要受到取代度的影響。羧基化殼聚糖衍生物的黏膜黏附性強(qiáng)，常被作為黏膜藥物遞送載體，在腸道、鼻黏膜和口腔遞送方面均有廣泛應(yīng)用。

       3、烷基化殼聚糖衍生物

       殼聚糖主要通過氨基發(fā)生烷基化反應(yīng)，生成N-烷基化衍生物，羥基也可參與烷基化，產(chǎn)生O-烷基化衍生物，與殼聚糖相比，烷基化的殼聚糖分子內(nèi)氫鍵顯著弱化，水溶性有所增加，引入的長鏈烷基具有疏水性，因此可以通過調(diào)整引入的烷基來控制烷基化殼聚糖衍生物的水溶性。烷基化殼聚糖衍生物與殼聚糖相比有更理想的凝血效果和生物相容性，其止血特性受到烷基鏈長度的影響，可作為理想的止血材料。

       4、季銨化殼聚糖衍生物

       季銨化殼聚糖通常是由殼聚糖直接 N 取代或與季環(huán)氧化物反應(yīng)產(chǎn)生的富有正電荷的陽離子聚合物，季環(huán)氧化物所攜帶的烷基基團(tuán)可使形成的季銨化殼聚糖具有不同的親水/疏水特性，常見的季銨化殼聚糖有N,N,N-三甲基殼聚糖、N,N,N-三甲基O-(2-羥基-3-三甲基銨丙基)殼聚糖、N-2-羥丙基二甲基乙基氯化銨殼聚糖等。季銨化引入了大量正電荷增加了衍生物親水性，使得季銨化殼聚糖在中性和堿性溶液中的溶解性大幅提升，因此季銨化殼聚糖具有比未修飾殼聚糖更廣泛的應(yīng)用范圍和更有效的抗菌性能。

       殼聚糖的生物學(xué)性能及其應(yīng)用

       1、殼聚糖及其衍生物的抗菌性能及應(yīng)用

       殼聚糖對細(xì)菌和真菌具有廣泛的抗菌活性，其抗菌作用主要在細(xì)胞膜表面實(shí)現(xiàn)，也可因微生物種類和殼聚糖分子量的不同引發(fā)細(xì)胞內(nèi)的抗菌效應(yīng)。它的抗菌效果受到脫乙酰度、分子量、pH、濃度等多種因素的影響，此外，殼聚糖對不同菌株的抗菌效果也不盡相同，其對大腸桿菌的抗菌性能優(yōu)于無害李斯特氏菌和金黃色葡萄球菌。目前關(guān)于殼聚糖抗菌機(jī)制有以下推論：①作為螯合劑，選擇性地結(jié)合金屬離子，抑制微量元素和營養(yǎng)素的吸收，從而抑制毒素的產(chǎn)生和微生物的生長；②活化結(jié)合細(xì)胞壁成分，使細(xì)菌因細(xì)胞壁分解而死亡；③所帶正電荷能與帶負(fù)電荷的微生物細(xì)胞膜相互作用，導(dǎo)致細(xì)菌生物膜破裂，引發(fā)蛋白質(zhì)等細(xì)胞成分外泄，導(dǎo)致細(xì)菌死亡；④進(jìn)入微生物細(xì)胞核中與 DNA 相結(jié)合，干擾和抑制蛋白質(zhì)的合成。

       中性或堿性殼聚糖懸浮液抑菌活性低于酸性殼聚糖溶液，殼聚糖的最 佳抑菌pH為6. 0，且隨殼聚糖脫乙?；潭鹊脑黾佣龃?。與低分子殼聚糖一樣，高分子殼聚糖的抑菌活性也是由其分子側(cè)鏈在酸性溶液中氨基質(zhì)子化和陽離子化而產(chǎn)生的，其長分子鏈有利于包覆和結(jié)合細(xì)菌，間接提高了抗菌活性，細(xì)菌首先被殼聚糖抑制，然后細(xì)胞壁逐漸斷裂和分解，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。殼聚糖中的電荷密度也是影響抗菌活性的關(guān)鍵因素，這和殼聚糖與細(xì)菌細(xì)胞膜脂質(zhì)雙層電荷表面的強(qiáng)靜電作用有關(guān)。殼聚糖及其衍生物抗菌活性好，被廣泛應(yīng)用于制備抗菌材料、組織工程材料等。殼聚糖及其衍生物因其抗菌活性也被制備為各種制劑如納米粒、薄膜、水凝膠、復(fù)合敷料等。關(guān)于殼聚糖抑菌劑的研究較多，但大多停留在實(shí)驗(yàn)室階段，實(shí)際應(yīng)用還有待進(jìn)一步研究。

       2、殼聚糖及其衍生物的載藥性能及應(yīng)用

       殼聚糖可以被加工為薄膜、水凝膠、纖維、微球、納米顆粒等多種形式，并且具有獨(dú)特的黏膜黏附和滲透增強(qiáng)性，這些特性使殼聚糖成為一種理想的藥物遞送物質(zhì)。近年來殼聚糖自組裝納米顆粒作為一種更為先進(jìn)的遞送系統(tǒng)備受青睞，殼聚糖具有自組裝性能，并且在生物相容性、降解性、安全性等方面優(yōu)于目前常見的納米顆粒遞送系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)這種遞送系統(tǒng)經(jīng)口腔、黏膜、皮膚等多種給藥途徑均獲得了較為理想的遞送效果。

       殼聚糖具有抑菌作用、殺菌作用、止血性、抗?jié)?、抗炎、抗氧化、抗糖尿病和神?jīng)保護(hù)作用，其結(jié)構(gòu)與膠原相似，可用于模擬細(xì)胞外基質(zhì)。以殼聚糖為基礎(chǔ)的藥物遞送系統(tǒng)，可用于蛋白質(zhì)/肽、生長因子、抗炎藥、抗生素、抗癌藥物、**等的傳遞，也可用于基因治療。殼聚糖的一個重要特點(diǎn)是其黏附力強(qiáng)，原因是聚合物鏈上帶正電荷的氨基與富含唾液酸和磺酸的帶負(fù)電荷的黏蛋白殘基之間的靜電相互作用。殼聚糖基納米載體具有體積小、比表面積大、黏附性能好等優(yōu)點(diǎn)，能促進(jìn)藥物進(jìn)入細(xì)胞，增強(qiáng)藥物穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)藥物的控釋、緩釋或降低藥物的細(xì)胞**。殼聚糖無論是單用還是作為復(fù)合材料使用，均適合于制備不同類型的載藥制劑，如納米粒、水凝膠、復(fù)合材料、微球、創(chuàng)面材料等。此外，殼聚糖基藥物載體有緩釋控釋作用，間接提高了藥效，同時還具有靶向性及提高黏附能力的特性。

       3、殼聚糖及其衍生物的再礦化性能及應(yīng)用

       殼聚糖具有調(diào)節(jié)脫礦和再礦化平衡，減少鈣磷等礦物質(zhì)流失并抑制脫礦的功能。它不僅可以通過靜電作用吸附在硬組織表面形成擴(kuò)散屏障來減少礦物質(zhì)流失，還能結(jié)合酸性環(huán)境中的氫離子，抑制 pH 值下降，減少其對硬組織的腐蝕；同時，殼聚糖分子中的氨基能與鈣離子發(fā)生化學(xué)結(jié)合，聚集和攜帶無定型鈣擴(kuò)散進(jìn)入深層脫礦病損中，并誘導(dǎo)無定型磷酸鈣向羥基磷灰石轉(zhuǎn)化。目前，基于殼聚糖的載體性能和再礦化作用，聯(lián)合殼聚糖和再礦化藥物開發(fā)新型的促礦化藥物是再礦化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

       4、殼聚糖及其衍生物的骨再生性能及其作為組織工程材料的應(yīng)用

       殼聚糖基于其良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，作為一種優(yōu)良的支架材料被廣泛應(yīng)用于骨組織工程中。一方面，殼聚糖可與其他材料聯(lián)合制成殼聚糖復(fù)合支架材料，改善其機(jī)械性能，同時在復(fù)合支架中摻入生物活性分子可加速骨再生并增強(qiáng)體內(nèi)新血管形成。另一方面，殼聚糖及其復(fù)合材料可以作為處理骨種植體和合成支架的表面改性劑，以增強(qiáng)生物活性，提高成骨潛力。此外，殼聚糖還能解聚釋放殼聚糖單體，通過 mRNA水平的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)激活絲裂原活化蛋白激酶 (Mitogen-activated protein kinase，MAPK) 級聯(lián)反應(yīng)，活化成骨細(xì)胞。

       殼聚糖基材料不僅具有良好的生物相容性和生物可降解性，還具有能形成不同結(jié)構(gòu)、與多種生物活性材料結(jié)合等優(yōu)異性能，是理想的生物活性材料。目前殼聚糖基組織工程材料主要應(yīng)用于軟骨組織工程、骨組織工程、椎間盤組織工程、血管組織工程、角膜再生、皮膚組織工程、牙周組織工程等。殼聚糖基組織工程材料在皮膚、血管、角膜、骨等組織和器官中的應(yīng)用，預(yù)示著其在修復(fù)、固定和再生方面的應(yīng)用前景。

       參考文獻(xiàn)

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       作者簡介：小泥沙，食品科技工作者，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品及功能性食品的開發(fā)與研究。