冉 青，劉信平*，張 馳，向戌連

(1.湖北民族學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 恩施 445000；2.湖北民族學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 恩施 445000）

殼聚糖（chitosan，CS） 是自然界存在的唯一天然堿性多糖,具有生物降解性、無(wú)毒性、抑菌性、生物黏著性和生物相容性，是一種聚陽(yáng)離子電解質(zhì)[1]。海藻酸鈉（sodium alginate，SA） 是具有良好的生物活性和可降解性的聚陰離子多聚糖，利用正負(fù)電荷之間的靜電引力作用制備出的海藻酸鈉/殼聚糖微囊具有良好的生物相容性，生物可降解性，無(wú)毒性一級(jí)能夠表現(xiàn)出不同的親水或疏水性，其用作藥物、氨基酸和乳酸菌類(lèi)等活性物質(zhì)的載體在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究取得了較大的進(jìn)展。本文綜合國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，介紹了海藻酸/殼聚糖微囊的生物特性，制備方法及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 海藻酸鈉及殼聚糖微囊的特性

1.1 殼聚糖的理化性質(zhì)

殼聚糖 (Chitosan)是由甲殼素經(jīng)過(guò)濃堿熱處理去除部分N-乙?；鶊F(tuán)而來(lái)的天然高分子材料?？梢酝ㄟ^(guò)改變甲殼素的脫乙酰度來(lái)改變殼聚糖的溶解度和溶解性質(zhì)[2]。殼聚糖在酸溶液中產(chǎn)生大量的帶正電荷的伯氨基。CS是一種環(huán)保型的可再生天然高分子堿性多糖，擁有優(yōu)良的生物可降解性和生物相容性，在作為組織工程支架材料方面有著良好的應(yīng)用前景，易被加工成微囊和多孔支架。CS作為唯一的天然高分子陽(yáng)離子多糖，無(wú)毒、無(wú)致敏、無(wú)致突變、無(wú)溶血作用，在骨組織、傷口愈合、組織再生以及修復(fù)等方面起著重要的作用，是一種理想的組織再生材料[3-4]。殼聚糖中的羧基和氨基可以和許多固化劑如戊二醛、二縮水甘油醚、二丙烯酸酯等交聯(lián)，進(jìn)一步提高其化學(xué)穩(wěn)定性。

1.2 海藻酸鈉的理化性質(zhì)

海藻酸鈉是從生活在寒帶或溫帶海岸的褐藻或海帶中提取的由A-L-古羅糖醛酸和1,4-聚BD-甘露糖醛酸組成的一種天然線性陰離子多糖碳水聚合物[5]。SA易溶于水，作為一種優(yōu)秀的膠凝劑和增稠劑，被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、制藥和環(huán)保等領(lǐng)域。由于其具有良好的生物相容性，低毒性,無(wú)免疫原性，作為組織工程材料和藥物緩控釋材料在生物及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[6-7]。

2 海藻酸鈉/殼聚糖微囊的制備方法

海藻酸鈉-殼聚糖微囊制備方法是通過(guò)海藻酸鈉、殼聚糖、氯化鈣凝膠化、交聯(lián)劑固化制備的SA-CS微膠囊,是以聚電解質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)為壁材,以海藻酸鈉為囊芯物的微膠囊，SA-CS微膠囊的制備方法主要有一步法、兩步法和復(fù)合法這三種方式。

2.1 一步法

一步法制備SA-CS微膠囊主要分為兩種方式[8,9]。一種方式是將殼聚糖和氯化鈣的混合溶液直接緩慢滴入海藻酸鈉水溶液中進(jìn)行反應(yīng)；最終得到了內(nèi)部為液態(tài)，外部含殼聚糖沉淀層、殼聚糖/海藻酸鈉絡(luò)合層和海藻酸鈣凝聚層的微膠囊。因此固體藥物能夠均勻的分散在微囊內(nèi)層中。另外一種方式是反向操作,即將海藻酸鈉的水溶液滴入預(yù)先制備好的殼聚糖和氯化鈣的混合溶液中形成內(nèi)部為液態(tài)的微膠囊。

2.2 兩步法

兩步法亦稱(chēng)預(yù)凝膠溶解法，這種方法與傳統(tǒng)的APA微膠囊制備方法類(lèi)似[10]。其制備過(guò)程簡(jiǎn)述如下：第一步是將海藻酸鈉溶液分散到氯化鈣溶液中通過(guò)鈣化形成海藻酸鈣凝膠微粒;第二步是將第一步制備的海藻酸鈣凝膠微粒分別用殼聚糖、海藻酸鈉溶液進(jìn)行包覆成膜，形成微膠囊,以此制備的微膠囊內(nèi)層為海藻酸鈣凝膠微粒層，外部是殼聚糖-海藻酸鈉復(fù)凝聚層。采用兩步法制備的微膠囊形狀較圓整，表面較光滑,由于其生產(chǎn)工藝復(fù)雜,且在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中微囊化致使內(nèi)部芯材易于流失,因此,兩步法適于制備細(xì)胞微囊。

2.3 復(fù)合法

復(fù)合法主要是基于上述兩種方法，首先制備SA-CS復(fù)合凝膠微囊，然后用雙功能團(tuán)分子對(duì)復(fù)合凝膠微囊表面進(jìn)行修飾[11]。其制備過(guò)程如下：第一步將SA水溶液乳化后再凝膠化；第二步將凝膠化的海藻酸鹽分散在CS醋酸溶液中乳育形成凝膠微囊；第三步用戊二醛、二縮水甘油醚或甲酸二酐溶液固化凝膠微囊。復(fù)合法制備的凝膠微囊內(nèi)部是海藻酸鈣凝膠微粒，中間層是SA-CS復(fù)凝聚層，外層是CS與固化劑形成的交聯(lián)層。

2.4 三種制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)

上述制備SA-CS微囊的三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。一步法制備過(guò)程簡(jiǎn)單，成囊速度快，微囊化物質(zhì)在制備過(guò)程中不易損失，常應(yīng)用于蛋白質(zhì)分子的微囊化，但由于此方法制備過(guò)程中反應(yīng)迅速，微囊之間易粘連，從而致使制備的微囊球型度和光潔度較差；兩步法制備的微膠囊球型度和光潔度較好，但制備過(guò)程較為繁雜，且制備過(guò)程中微囊化物質(zhì)易于流失。復(fù)合法制備的微囊化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，但制備工藝復(fù)雜，而且制備條件激烈，故此方法適用于非敏感型物質(zhì)的微囊化。

3 海藻酸鈉/殼聚糖微囊在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 SA-CS微載體

傳統(tǒng)口服藥或靜脈注射藥物在生物體內(nèi)代謝較快，療效低，并且具有一定的毒副作用，因此需頻繁使用來(lái)提高藥物的生物利用度。藥物釋放系統(tǒng)以藥物性質(zhì)為基礎(chǔ)，依附合理的載體，可以保護(hù)藥物活性，延長(zhǎng)藥物在病灶處的作用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定的藥物釋放，從而提高藥效[12]。Maestrelli等[13]研制了頭孢克肟陰道給藥用殼聚糖海藻酸微球，克服了頭孢克肟口服給藥的困難。Jin Jia[15]制備的含有殼聚糖、海藻酸鈉和膠原蛋白三種天然生物成分的復(fù)合微球具有止血的作用，可以促進(jìn)傷口愈合，且無(wú)明顯的溶血反應(yīng)。更重要的是，CSCM可以在體內(nèi)降解而不影響生理、生物化學(xué)和組織。

3.2 SA-CS微載體在骨組織工程中的應(yīng)用

骨組織工程借助工程學(xué)和生物學(xué)方法研制新型骨修復(fù)材料。近年來(lái)，SA-CS微載體因具有更小的異物反應(yīng)，毒副作用小，抗菌性和骨傳導(dǎo)在骨組織工程領(lǐng)域備受關(guān)注[16]。Marsich等[11]以聚陰離子 (海藻酸鹽)和聚陽(yáng)離子 (乳糖改性殼聚糖，幾丁質(zhì))二元多糖混合物為原料，制備了一種能夠維持軟骨細(xì)胞表型，特別是能夠刺激和促進(jìn)軟骨細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖的新型生物活性支架材料。陳慧敏[16]等將成骨細(xì)胞特異性識(shí)別多肽與海藻酸鈉/殼聚糖水凝膠 (SA/CS Gel)復(fù)合植入兔顱骨缺損區(qū)促進(jìn)骨組織重建和再生。

4 展望

SA和CS來(lái)源廣泛，成本低。SA/CS微囊以其無(wú)毒性、良好的生物相容性、良好的生物可降解性已被廣泛應(yīng)用于藥物控釋和骨組織工程,并取得了一定的進(jìn)展。然而由于SA/CS微囊存在著材料機(jī)械強(qiáng)度不足的缺點(diǎn),微囊制劑并未在臨床上得到廣泛應(yīng)用。因此,應(yīng)加快研究改進(jìn)微囊制備工藝,完善SA/CS微囊的機(jī)械性能，以便推進(jìn)微囊制劑的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。