殼聚糖的生物相容性與安全性評(píng)價(jià)

殼聚糖的生物相容性與安全性評(píng)價(jià)

醫(yī)用高分子材料—

生命是人們永恒探究的課題，在漫長(zhǎng)的求索過程中生物醫(yī)用材料扮演著不可或缺的角色。有記載表明，早在古希臘時(shí)代人們就已經(jīng)開始用馬尾上的毛作為外科縫合線進(jìn)行一些外科手術(shù)。時(shí)至今日生物醫(yī)用材料已獲得長(zhǎng)足的進(jìn)步，其中醫(yī)用高分子材料更是被譽(yù)為醫(yī)療技術(shù)發(fā)展史上的一次飛越。

在此我謹(jǐn)對(duì)醫(yī)用高分子材料中的殼聚糖材料談一些我個(gè)人的認(rèn)識(shí)。

殼聚糖學(xué)名：幾丁聚糖。俗稱甲殼素、甲殼胺、殼聚糖、可溶性甲殼素、脫乙酰基甲殼素、殼糖胺等。是以蝦蟹殼為原料，先制得甲殼素，然后在濃堿的作用下脫去甲殼素分子中的乙?；靡环N天然高分子化合物，在自然界中的含量?jī)H次于纖維素。由于殼聚糖分子中含有活潑的羥基和氨基等極性基團(tuán)，主鏈上可發(fā)生水解反應(yīng)C-2位上的氨基和C-6位上的羥基可以發(fā)生乙?；⒘u乙?；Ⅳ燃谆?、氰乙基化、硫酸酯化、氧化、黃原酸化等化學(xué)修飾。在雙官能團(tuán)的醛或酸酐等交聯(lián)劑作用下，可進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。在r-射線或催化劑的作用下，乙烯基單位和丙烯酸類單體可與殼聚糖進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，加上它不僅具有很好的生物相容性，而且無毒、易生物降解，使得其在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、紡織、印染、造紙、催化、食品、日用化妝品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。下面我們就針對(duì)其在生物醫(yī)用材料方面的應(yīng)用進(jìn)行討論。

首先讓我們來關(guān)注《第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)》上刊登的一則實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該實(shí)驗(yàn)是為觀察聚合物殼聚糖〔CHI〕和磷脂化殼聚糖〔PC2CHI〕涂層膜對(duì)培養(yǎng)的血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移及血液相容性的影響而設(shè)計(jì)的。實(shí)驗(yàn)者將CHI和PC2CHI均勻噴涂在培養(yǎng)皿底層制成聚合物膜,以316L不銹鋼片做成不銹鋼圓柱體槽,將豬髂動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞接種于聚合物膜、不銹鋼槽和不做任何處理的培養(yǎng)皿底部(空白對(duì)照組),培養(yǎng)24h。光鏡和掃描電鏡觀察細(xì)胞形態(tài),以CCK28試劑盒測(cè)定細(xì)胞增殖,并進(jìn)行細(xì)胞遷移檢測(cè)。以凝固法測(cè)定健康人血液在聚合物膜上作用2h后的凝血活酶時(shí)間(APTT)、凝血酶原時(shí)間(PT)、纖維蛋白原測(cè)定(FiB)和凝血酶時(shí)間(TT)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞在CHI和PC2CHI膜上生長(zhǎng)良好,形態(tài)正常。培養(yǎng)24h,內(nèi)皮細(xì)胞在CHI和PC2CHI膜上的增殖率分別達(dá)88.8%和77.8%,存活內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)目較不銹鋼片組顯著增加(P<0.01);而CHI組的存活內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)目顯著高于PC2CHI組(P<0.01)。培養(yǎng)72h,內(nèi)皮細(xì)胞在CHI和PC2CHI膜上遷移細(xì)胞數(shù)均顯著高于316L不銹鋼片,PC2CHI組較CHI組的細(xì)胞遷移數(shù)目顯著增加(P<0.01)。PC2CHI組、316L不銹鋼片組和空白對(duì)照組的APTT較CHI組顯著延長(zhǎng)(P<0.05,P<0.01),FiB顯著增加(P<0.01)。各組間PT和TT均無明顯差異。從以上實(shí)驗(yàn)我們可以得出結(jié)論：殼聚糖材料有著很好的血液相容性能夠促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞在其上的附著生長(zhǎng)以便與周圍組織協(xié)調(diào)。同時(shí)我們也應(yīng)看到單純的殼聚糖材料的抗血栓形成作用并不理想但當(dāng)我們對(duì)它進(jìn)行磷脂化以后這一情況便得到了改善。因此殼聚糖材料仍是較理想的醫(yī)用高分子材料。

接下來再讓我們關(guān)注一下殼聚糖的組織相容性。有研究者取SD大鼠胚胎(孕14～16d)大腦皮層組織制成單細(xì)胞懸液在無血清培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng),獲得大量的神經(jīng)干細(xì)胞,再將所獲神經(jīng)干細(xì)胞在不同條件下移植接種至殼聚糖膜上聯(lián)合培養(yǎng)1周,在倒置顯微鏡下觀察神經(jīng)干細(xì)胞生長(zhǎng)增殖情況及形態(tài)變化,并對(duì)其分別進(jìn)行免疫組化染色、電鏡觀察,了解殼聚糖對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、分化的影響.結(jié)果在無血清聯(lián)合培養(yǎng)條件下,神經(jīng)干細(xì)胞仍然維持其原有的干細(xì)胞特性;在含血清的培養(yǎng)液中,神經(jīng)干細(xì)胞能分化成多種形態(tài)的神經(jīng)細(xì)胞,并且在殼聚糖膜上生長(zhǎng)良好。由此我們能夠了解到該材料不會(huì)抑制神經(jīng)干細(xì)胞的生長(zhǎng)也不引起炎癥或致癌致祭。因此殼聚糖與神經(jīng)干細(xì)胞具有良好的組織相容性?！稾X年05期）

不僅單獨(dú)的殼聚糖材料具有良好的生物相容性，它的復(fù)合材料也是如此。《中國(guó)實(shí)驗(yàn)診斷學(xué)》中有一則關(guān)于殼聚糖—聚磷酸三鈣復(fù)合材料的報(bào)道。實(shí)驗(yàn)采用凍干法制備殼聚糖一聚磷酸三鈣復(fù)合材料，培養(yǎng)人牙周膜細(xì)胞，傳代擴(kuò)增后接種到材料表面，體外繼續(xù)培養(yǎng)，用倒置光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡觀察細(xì)胞的粘附和生長(zhǎng)情況，用MTT方法檢測(cè)種植后2、4、6、8d細(xì)胞的增殖情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)種植2d后細(xì)胞呈梭形纖維細(xì)胞樣，平均每100倍視野下，有生物材料的實(shí)驗(yàn)組與無材料的對(duì)照組胞數(shù)分別為個(gè)和個(gè)，二者比較差異性顯著。MTT法檢測(cè)對(duì)照和實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞增殖情況，兩組細(xì)胞均保持持續(xù)增殖。且實(shí)驗(yàn)組增殖最快，接種后2、4、6、8d光吸收值與對(duì)照組相比，差異性均顯著。掃描電鏡下可見材料呈多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，人牙周膜細(xì)胞緊密貼附在材料表面，細(xì)胞可沿材料的孔隙活躍生長(zhǎng)。從上述實(shí)驗(yàn)中我們看到殼聚糖—聚磷酸三鈣復(fù)合材料能促進(jìn)人牙周膜細(xì)胞的增殖，人牙周膜細(xì)胞與復(fù)合材料具有良好的生物相容性。

整合上述信息我們有以下結(jié)論：１殼聚糖材料具有良好的抗凝血性，可以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞在其上的生長(zhǎng)與附著血液相容性良好。２單純的殼聚糖材料在抗血栓作用上有缺陷但對(duì)其改性后抗血栓作用有所提高。３殼聚糖及其復(fù)合