几丁质在人造皮肤方面应用.doc

浅析几丁质在人工皮肤方面的应用

摘要：人工皮肤是指利用工程学和细胞生物学的原理和方法，在体外人工研制的皮肤代用品，用来修复、替代缺损的皮肤组织。人工皮肤高度近似人类皮肤，在治疗烧伤、烫伤方面具有减轻患者疼痛，愈后不留瘢痕的特效，并且对治疗糖尿病足等长期难愈性溃疡具有良好疗效。本文旨在揭示几丁质（即甲壳素）在人造皮肤领域的发展历程与发展前景，以及在几丁质作为人造皮肤原材料所具有的优势。
一、甲壳素简介
甲壳素，又称甲壳质、几丁质，是一种维持和保护甲壳动物和微生物躯体的线性氨基多糖。甲壳素是1811年由法国学者Braconno发现，1823年由 Odier从甲壳动物外壳中提取，并命名为CHITIN，译名为几丁质。 甲壳素存在于自然界中的低等植物菌类、藻类的细胞，甲壳动物虾、蟹、昆虫的外壳，高等植物的细胞壁等处，其量不低于丰富的纤维素，是除纤维素以外的又一大类重要多糖。据估计自然界中，甲壳素每一年的生物合成的量多达1000亿吨。甲壳素是从蟹、虾壳中应用遗传基因工程提取的动物性高分子纤维素，被科学界誉之为继糖、蛋白、脂肪、维生素、矿物质之后“第六生命要素”，因此被欧美政府认定为机能性免疫物质。
甲壳素为白色无定型固体，是一种天然高分子多糖，能被生物降解。在甲壳素分子中, 因其内外氢键的相互作用, 形成了有序的大分子结构, 溶解性能较差，在人体中很难被吸收。壳聚糖是甲壳素脱乙酰氨基的产物，水溶性增加，应用更为广泛和深入。甲壳素与壳聚糖的应用涉及到化工、纺织、印染、造纸、涂料、颜料、染料、饲料、饮料、食品、烟草、照相、化妆品、超滤膜、环保、医疗、贵金属提取、药物制剂等许多领域。在本文中将重点阐述甲壳素及壳聚糖作为重要原材料在人造皮肤方面的应用。
二、甲壳素作为人造皮肤的优势
甲壳素与壳聚糖具有相似的生物性状：
1、 促进细胞生长及组织修复功能：研究发现以甲壳素和壳聚糖为基础的衍生物具有促进皮肤组织修复和神经、骨组织修复的功能。甲壳素及其衍生物促进伤口愈合的能力与生物相容性与生物可降解性有密切关系。
2、 甲壳素及其衍生物有抗微生物的活性：甲壳素及壳聚糖具有抑制细菌霉菌的活性，能提高宿主抗sendai病毒及大肠杆菌感染的能力。对于革兰阳性菌、阴性菌及白色念球菌具有明显的抑制效果，对人体无毒副作用。
3、 免疫增强作用：甲壳素及其衍生物是非特异性免疫抗原，通过巨噬细胞、血管上皮细胞等免疫细胞的相互作用，促进多种细胞因子的产生。
4、 抗凝血作用：目前使用最广泛的抗凝血剂是肝素，甲壳素及壳聚糖经硫酸酯化后，其结构与肝素相似，具有抗凝血活性，成为类肝素药物。研究发现，壳聚糖不仅具有止血作用，而且还具有抗交联性，是取代肝素的一种适合原材料。
5、 甲壳素和壳聚糖容易制成膜。由壳聚糖浇注成有柔性的无色透明膜,具有良好的粘附性通透性及一定的抗拉强度。湿膜的抗拉强度随脱乙酰度的增加而明显增强(干膜无明显增加)。若与聚乙烯醇混合制膜并进行热处理时,膜的抗拉强度大大提高, 甚至超过纤维素膜。含有添加剂(如甘油、聚乙二醇等)的膜,有较低的耐湿性和较高的通透性。
用甲壳素纤维制作人工皮肤, 医疗效果非常好。先用血清蛋白质对甲壳素微细纤维进行处理以提高其吸附性, 然后用水作分散剂、 聚乙烯醇作粘合剂, 制成无纺布, 切块后灭菌即可备用。它的优点是: 密着性好便于表皮细胞长入; 具有镇痛止血功能; 促进伤口愈合; 愈合不发生粘连。另外还可以用这种材料基体大量培养表皮细胞。将这种载有表皮细胞的无纺布贴于深度烧、创伤表面, 一旦甲壳素纤维分解, 就形成完整的新生真皮。这类人工皮肤在国外已商品化, 并在整形外科手术中获得了一致的好评。
三、临床应用与机理
甲壳素人工皮实际上是一种临时覆盖物，由壳聚糖和聚乙烯混合后加入戊二醛交联反应形成，然后通过发泡技术制成海绵状，经冷冻干燥成型，密封后用Co-60照射灭菌，完成人工皮制备。
人工皮覆盖的创面由于薄膜巾的密封和负压吸引，处于一种负压状态，有利于创面的渗出。渗出物被海绵状、高吸收率的人工皮吸引，这样既能保持创面的相对干燥，又能保持水分的不过多丢失，有利于肉芽生长。
动物实验研究证明，以壳聚糖衍生物——异丁基壳聚糖为基质 材料的多功能生物敷料，对实验小鼠和家兔背部深Ⅱ度烧伤创面愈 合有显著促进作用，对临床烫伤用药有一定指导意义。有报道应用 甲壳素生物敷料后观察浅、深Ⅱ度头面烧伤及外科手术后新鲜、无感染 的切口创面患者4 9例，证明有促进前者伤口愈合、加速外科伤口愈合的作用。亦有以壳聚糖为主要原料配合活性成分为重组人表皮生长因子的壳聚糖生物流体敷料膜，治疗30例需皮片移植的患者后，也证明能缩短创面愈合时间，明显减轻疼痛、无感染、无变态反应。
此类人工皮已经在国外得到应用。Kim&Min 用壳聚糖和磺化壳聚糖的混合物制成的伤口康复材料, 对伤口区皮肤的再生有很好的效果。日本 Kat akurachi karin 医药公司用壳聚糖 - 胶原复合材料制成的人工皮肤对外伤和烧伤的愈合也有促进作用。
四、总结
经过试验证实复方壳多糖人工皮肤有抗菌、抗感染和促进创面愈合作用，其作用优于复方胶原凝胶人工皮肤，是理想的创面覆盖物。
并且甲壳素和壳聚糖具有资源丰富、价格便宜、安全无毒、生物相容性等优点。随着人口增多，人类各个方面的活动更加频繁，随之而来的不安全隐患造成皮肤烧伤创伤也不断增加。今后甲壳素及其衍生物并将在人工皮肤领域发挥出巨大潜力。
当然人造皮肤的研究仍有很长的路要走，相信未来人工皮肤和医用敷料等产品将朝着性能提高、种类增多、价格低廉、使用方便、美观无痛的方法改进, 它们必将在医疗领域发展更大的作用。

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龚立 安徽医科大学 硕士论文 2000年度