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2015春季学期 生物材料课程论文 院 （系） 材料科学与工程学院 专 业 材料科学与工程 学 生 冯立晨 学 号 1121900310 班 号 1219003 甲壳素/壳聚糖止血材料的研究进展 冯立晨 1219003班 摘要：在对突发事故的急救治疗中，快速止血材料显得尤为重要。具有优异的生物相容性、可生物降解性和促进伤口愈合及抑菌能力的甲壳素和壳聚糖在快速止血材料方面引起人们重视。该文对甲壳素和壳聚糖的止血机理进行了讨论，综述了三种甲壳素和壳聚糖止血材料的研究进展，评价了止血效果，并展望了甲壳素和壳聚糖止血材料的发展方向。 关键词：甲壳素；壳聚糖；止血机理；止血材料； 1引言 甲壳素是2-乙酰氨基葡萄糖直链多聚体，由葡萄糖胺和N-乙酰基葡萄糖胺组成，它的来源极为广泛，主要存在于甲壳动物外壳、软体动物内骨骼、昆虫翅膀、菌类及藻类细胞壁内。每年地球上的自然生成量就达数十亿吨，因此它是地球上已知的除了蛋白质外的含氮天然有机化合物中数量最大的，同时又是仅次于纤维素是地球上第二大可再生资源。 壳聚糖是甲壳素的N-脱乙酰基的产物，其化学名称是β-(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡聚糖,是自然界中唯一的碱性多糖。一般来说，甲壳素的N-乙酰基脱去50%以上就可以称为壳聚糖。甲壳素(Chitin)和壳聚糖(Chitosan)的结构式见图： 近年来，甲壳素和壳聚糖在生物材料领域的应用日益引起人们的重视，在伤口敷料、可吸收手术缝合线，缓释药物载体、酶固定、凝血剂和抗凝血剂，减肥药，抗癌药，眼科材料等领域的应用都有研究，甚至有些研究已经商品化。而甲壳素和壳聚糖由于具有独特而优异的生理活性，在伤口敷料方面的研究逐渐成为其在生物材料应用研究中的一个热点。 2正文 2.1甲壳素、壳聚糖的止血机理 当异质材料和血液接触时，血浆蛋白迅速吸附在材料表面，主要包括白蛋白、γ-球蛋白、血纤维蛋白原和凝血原酶等，被吸附的血浆蛋白介导了血小板在材料表面的黏附。接着，血小板发生形变并被激活，同时引起血小板内容物的释放(包括β-血小板球蛋白、5-羟色胺、腺苷核苷酸和促凝血激活物等)。其中，腺苷核苷酸能促使更多的血小板在材料表面的黏附，最终形成的血小板聚集体和不溶性血纤维蛋白以及被截留的血细胞共同形成了血栓。 许多生物大分子，如黏多糖、磷脂及细胞外基质蛋白都显负电性；在pH≤6.8的环境中，壳聚糖即质子化而显正电性。大量文献表明，壳聚糖的血栓形成能力部分归结于它和生物大分子之间的静电相互作用。壳聚糖止血相关化学性质还包括分子量、脱乙酰度、质子化程度和结晶度。高度有序的分子链三维结构赋予了甲壳素优良的止血能力。 2.1.1血小板 血小板是血液凝固中的主要成分，它可被多种异物材料活化而介导凝血过程，包括金属、玻璃和塑料，同时释放出多种促进伤口愈合的细胞因子。优化血小板和异物材料的相互作用可为止血材料的设计提供有效的依据。 （1）甲壳素和血小板的相互作用 当血小板和甲壳素纤维接触时即产生如下活化反应：伪足出现并延长，形变，整合素复合物的活化，钙离子信号的激活，磷脂酰丝氨酸和α颗粒中P选择蛋白在膜表面的暴露，X因子与血小板的黏合和血纤维蛋白单体的加速聚合。甲壳素对血小板的黏附作用还和它独特的β型结晶结构有关。甲壳素纤维含有50条聚乙酰化葡糖胺(p-GlcNA)分子链，这些分子链取向一致并平行排列、通过分子间氢键形成独特β构像。纤维的尺寸比血小板小得多(纤维长约100μm，宽约0.5μm)，所以纤维可截留血小板形成结构类似于血小板/纤维蛋白网状结构。 （2）壳聚糖和血小板的相互作用 T.Sugamori等在犬血中加入柠檬酸抗凝，在血液采集后的240min内分别测定微晶状脱乙酰度为58％的壳聚糖盐酸盐、棉花、胶原盐酸盐所引起的β-血小板球蛋白(β-TG)和血小板第四因子(PF-4)的含量。实验结果表明，脱乙酰度58％壳聚糖盐酸盐引起的β-TG和PF-4的释放量明显高于胶原盐酸盐组和棉花组。另外扫描电镜下观察到，血小板黏附到壳聚糖上后即有伪足出现，且其数量显著大于血小板和棉花接触时出现的伪足数目。β-TG和PF-4均来自于血小板中的α颗粒，是血小板的特征蛋白质，同时也是血小板活化后的释放物，从而可作为血液凝固的评估参数。壳聚糖引起的β-TG和PF-4释放量远大于胶原和棉花，因此，和后两者相比，壳聚糖能够更好地活化血小板。血小板不仅能牢固地黏附在壳聚糖表面，且还进一步相互聚集。 壳聚糖对血小板的黏附聚集作用可能也与其分子链高的正电荷密度有关。血小板活化后，在其表面出现的大量呈