甲壳素及其衍生物在医药卫生领域中的应用
嵇 文 明
北京东恒嘉生物技术有限公司
摘要：甲壳素是自然界储存量仅次于纤维素的第二大天然多糖化合物，本文综述了其药理作用、在医药卫生方面的应用研究情况，如甲壳素抗感染、抗凝血、抗癌及降血脂等作用及在制剂方面的应用等。
关键词：甲壳素 脱乙酰甲壳素
甲壳素又名甲壳质、几丁质、壳聚糖，化学名为聚-N-乙酰-D-葡糖胺，是一种化学结构与纤维素类似的高分子多糖。它广泛存在于昆虫、甲壳类动物的硬壳以及菌类的细胞壁中，是地球上储存量最丰富的有机物之一。近几年来，对甲壳素及其衍生物在医药上的研究提供了许多有价值的资料[1][2]，展示了其在此领域广阔的应用前景。本文对甲壳素的毒性、药理及应用做一介绍，以更加引起医药工作者对它的兴趣，并利于这一资源在医药卫生领域中的开发和应用。
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一、甲壳素的毒性
甲壳素、壳聚糖(脱乙酰甲壳素)有无毒性，自二十年代起就有不同意见，有人认为其有低毒性，大多数人认为无毒。吴晴斋等[3]采用灌胃及腹腔注射法观察甲壳素对小鼠的急性毒性，灌胃甲壳素剂量为2000-8000mg/Kg体重，腹腔注射剂量为2250mg/Kg体重，相当于推荐临床试用剂量的500-4000倍，7天内未见急性毒性反应。石玲等[4]用脱乙酰甲壳素给小白鼠灌胃，剂量为4980mg/Kg体重，10天内无死亡。吴晴斋等采用低、中、高三剂量给小白鼠口服脱乙酰甲壳素，日剂量40-400mg/Kg体重，90天后检查，小白鼠10项血象指标(RBC，Hb等)及11项血液系列化指标完全正常，病理检查其20个组织或器官是否病变，未见明显变化。石玲研究的结果与三田康藏研究结果，来恩国际集团公布的毒性、日本食品卫生评选许可令受卫28第2号批准的脱乙酰甲壳素毒性研究结果，以及国内青岛药物所的研究结果相一致。
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据报道，甲壳素的Ames试验、染色体畸变试验、胚胎毒性的致畸胎和骨髓细胞微核试验，均与阴性对照级无显著性差异。国内外大量毒理学研究资料证明，甲壳素及脱乙酰甲壳素是无毒的。甲壳素其他衍生化合物的毒性研究较少。
二、医学药理作用
1、抗菌抗感染
甲壳素及其多种衍生物均具有不同程度的抗感染作用，以甲壳素六聚糖为最强。小分子的脱乙酰甲壳素具有质子化铵，质子化铵与细菌带负电荷的细胞膜作用，吸附和聚沉细菌，同时穿透细胞壁进入细胞内，扰乱细菌的新陈代谢及合成而具有抗菌作用。夏文水、吴焱楠[5]研究认为，相对分子量为1500的脱乙酰甲壳素对大肠杆菌的抑制效果最强，随着分子量加大，则抑菌作用下降。王光华发现，脱乙酰甲壳素对金黄葡萄球菌、大肠杆菌、小肠结尖耶尔氏菌、鼠伤寒沙门氏菌和李斯特单核增生菌，均有较强的抑制作用。刘艳如等[6]实验证明，一定浓度的脱乙酰甲壳素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、八叠球菌及放线菌5406有不同程度的抑制作用，最小抑制浓度分别为0.5%、0.3%、0.5%、0.3%、0.5%，且高温处理后的脱乙酰甲壳素的抗菌作用稳定。Suzuk等对感染L.monocytogenes的雄性BALB/C鼠腹腔注射甲壳素六聚糖，发现腹腔、脾、肝内的微生物数量显著减少，而动物机体对L.monocytogenes的迟复性过敏反应则得到了提高。Tokoro A等报道甲壳素六聚糖对绿脓杆菌具有抗感染作用。
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中国纺织大学吴清基[7]教授，成功地将甲壳素无纺布、甲壳素流延膜、甲壳素涂层纱布等多种医用敷料用于临床，其中甲壳素与醋酸制成的无纺布透气透水性能极佳，用于大面积烧伤烫伤，抗御感染和促进伤口愈合，效果很好。我国军事医学科学院发明将甲壳素与氟哌酸及多孔性支撑创伤伤口材料混合，制成烧伤用生物敷料，疗效显著。
2、降脂和防治动脉硬化
北京联合大学魏涛[8]采用含胆固醇1%和脱氧胆酸钠0.2%的合成饲料喂SD大鼠28天，在诱发高血脂症的同时，经口服脱乙酰甲壳素观察其对高血脂症的影响。实验设高脂对照组和低、中、高三个剂量试验组，三试验组剂量分别为脱乙酰甲壳素83.3mg/Kg、166.7mg/Kg和333.3mg/Kg体重。28天后高脂对照组给予白水，测其空腹血清总胆固醇、总甘油三脂和高密度脂蛋白胆固醇含量。结果表明，脱乙酰甲壳素中、高剂量组血清总胆固醇及总甘油三酯的含量与高脂对照组比较，中剂量组降低了10.5%和14.2%(P均<0.01)，高剂量组降低了18.8%和26.1%(P均<0.01)。低、中、高剂量三试验组的血清高密度脂蛋白胆固醇与高脂对照组比较，均显著升高了16.5%、32.7%和50.4%(P均<0.001)。魏涛认为，由于带正电性的脱乙酰甲壳素与负电性的胆汁酸相结合而排出体外，脂肪不被乳化而影响消化吸收，降低了血清甘油三酯含量。胆固醇主要在肝脏中转化成胆汁酸，肝脏中胆汁酸减少，从而促进肝脏胆固醇转化成胆汁酸，使血胆固醇降低。脱乙酰甲壳素能升高高密度脂蛋白，有利于胆固醇的降低。顾云等[9]对31例高血脂成人患者进行口服脱乙酰甲壳素降脂试验，30天后检查，胆固醇、甘油三酯下降，低密度脂蛋白胆固醇下降，高密度脂蛋白胆固醇、脂蛋白、载脂蛋白均无明显变化。
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由于显著的降血脂保健功效，日本Niho Kayaku和Tami公司已将甲壳素及脱乙酰甲壳素制成甜饼和面条上市，国内外已有不少厂家生产甲壳素降血脂功能性饮料、醋及各种保健品等。
3、抗病毒
许多科学家从不同方面，都证实了甲壳素硫酸酯的抗病毒活性。Derek Horton等证明氨基(NH2-)上含有SO42-的甲壳素衍生物对血液病毒有显著抑制作用。1991年Goma Sosa[10]、Nishimura S I[11]等发现甲壳素磺化衍生物能抑制哺乳动物的病毒感染，特别是能抑制和治疗HIV感染，能竞争性抑制HIV-1逆转录酶，抑制HIV-1复制的IC50为7g/ml，同时也能抑制劳舍氏白血病病毒和单纯疱疹病毒。Goma Sosa证明，N-羧甲基脱乙酰甲壳素-N-O-硫酸盐能通过结合病毒HIV-1的靶细胞CD4+，从而完成对HIV-1的吸收和反转录。
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4、抗肿瘤
小分子甲壳素具有优良的抗肿瘤活性和多方面的生理功能，特别是甲壳素六聚糖具有很强的抑制肿瘤的作用，其抗肿瘤活性被认为主要是可以活化巨噬细胞、T淋巴细胞、NK细胞和LAK细胞，并从以下三个方面起抑制作用[12]：①. 抑制肿瘤细胞在血管内皮下基质的粘附；②. 抑制产生白介素1以增强体内巨噬细胞的活性；③. 显著抑制朝向肿瘤实体的血管生成。铃木茂生[13]报道，脱乙酰甲壳素能直接抑制艾氏腹水癌细胞的作用。在含有1×105的癌细胞溶液中，加入0.5mg/ml的脱乙酰甲壳素，24小时后癌细胞完全死亡。Saiki I 报道，6-0-硫酸甲壳素和6-0-硫酸羧甲基甲壳素对黑色素瘤肿瘤细胞有明显的抑制作用，且作用呈量效关系。6-0-羧甲基甲壳素可与5-氟尿嘧啶结合，注入P388白血病小鼠的腹腔中，显示明显的抗癌作用。N-羧丁基-1-β-D-阿拉伯呋喃糖基胞嘧啶与脱乙酰甲壳素可产生共轭结合，此共轭物对患有P388淋巴性白血病小鼠有明显的抑制作用。福建师范大学刘艳如等对40只18-22克体重的昆明种小白鼠接种S180肿瘤细胞，设对照组和甲壳素试验组。实验表明，脱乙酰甲壳素对S180小鼠癌细胞有明显的抑制作用，抑制率为53.3-63.3%。
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5、抗心律失常
目前认为心律失常的发生与离子通道电流异常有关，而钾电流的异常是心律失常的主要原因。中国医科大学王丽娟、李金鸣等[14]研究脱乙酰羧甲基甲壳素对豚鼠单一心室肌细胞延迟外向电流(Ik)的作用，从离子通道角度，探讨其作用机理。结果表明，该化合物以浓度依赖方式抑制Ik，阻断细胞内K+的堆积，从而延长心肌细胞的APD和ERP，发挥抗心律失常作用。她们认为脱乙酰羧甲基甲壳素在抗心律失常等心血管疾病方面具有广泛的应用前景。沈阳铁路总医院高凤兰应用脱乙酰甲壳素口服治疗心绞痛5人，心律失常4人，顽固性心衰4人，均收到满意疗效。
6、抗凝血
Muzzarelli R A A等[15]在七八十年代就充分认识到甲壳素硫酸酯的化学结构与肝素相似，预示此类化合物有抗凝血活性。后来医药工作者已证实C6-位磺化制得的甲壳素衍生物具有血液相容性，与抗凝血物质相结合，抑制凝血酶和Xa因子活性。甲壳素的硫酸酯化反应一般在非均相条件下用浓硫酸、三氧化硫/二氧化硫及氯磺酸等为试剂反应制得，事实证明其多种酯化产物都有优良的抗凝血性能。1985年Hirano.S[16]报道，分子量在26000，0-位双硫酸酯甲壳素抗凝血活性是肝素(174单位/mg)的1.9-2.2倍。Tokura.S[17]及Nishimura等也先后报告，C3-N位磺化的甲壳素衍生物无抗凝活性，而C6-OH位的磺化产物却具有强烈的抗凝血作用，N-位烷化的脱乙酰甲壳素也有抗凝抗血栓作用。
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7、其他
甲壳素及其衍生物还有其他的药理作用。
脱乙酰甲壳素能通过多种途径抑制血糖升高，它在肠内呈凝胶状，增大肠液粘度，降低葡萄糖向肠壁的扩散速度，具有明显的降血糖作用[18]。张桂英等证明，脱乙酰甲壳素具有良好的抗辐射性能，蒋莉等研究表明，脱乙酰甲壳素能保护肝脏，提高肝脏抗氧化能力。甲壳素分子中的氨基可大量结合酸性物质中和胃中过多的胃酸，还能同时轻度抑制胃蛋白酶的分泌，保护胃粘膜，是一种理想的抗酸剂[19]。
甲壳素6-0-硫酸酯分子的2-位NH2-与C3-OH配价结合能结合Fe2+，能增强胃肠道吸收功能，用于治疗铁缺乏症。甲壳素硫酸酯做为活性成份用来治疗猫肾衰竭症，四周后猫血尿素氨和血肌酸酐水平达到正常。
, 百拇医药 三、制药工业上的应用
1、药物制剂方面
甲壳素及其衍生物作为药物片剂及胶囊剂的辅料研究报道很多。含甲壳素60%的片剂可按零级动力学释放药物有效成份并完全符合药典规定的崩解试验要求。尺柳等将脱乙酰甲壳素与乳糖、盐酸心得安混合直接压片，井上等将难溶于水的泼尼松与脱乙酰甲壳素混合后直接压片，溶出试验均证明在胃液中属零级释放。Yashiaki Y等[20]用直接压片法制备阿斯匹林-甲壳素缓释片，曹宗顺[21]制备了尼莫地平-甲壳素片剂，均表明甲壳素具有一定的缓释作用。
脱乙酰甲壳素可制成单层或双层膜，经高温消毒仍具有较高的机械强度。李平等[22]将洛美沙星、明胶与脱乙酰甲壳素制成每片含洛美沙星13.33mg的药膜，用于治疗口腔溃疡疗效很好，克服了口含或口服效果不好的缺陷。天津大学孙多先教授应用甲壳素包封血红细胞、肝细胞和胰岛细胞，均取得满意的效果，制得的微型胶囊半透膜可以阻止动物细胞抗体蛋白(IgG)进出，但允许营养物质、代谢产物和细胞分泌的激素等生理活性物质出入，保证了细胞的长期存活。
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用脱乙酰甲壳素制成多孔微粒，可用于抗癌药物和激素类药物的缓释，及用于吸附睾酮等药物。将甲壳素2-位氨基进行修饰，可获得不同功能的衍生物，由于它们都具有粘膜粘附特性，对肽类有一定的促渗作用，使多肽药物的吸收前代谢大大降低，如能显著提高胰岛素、降钙素及布舍瑞林等药物口服给药的生物利用度，是肽类口服给药系统中的重要辅料。
甲壳素还可以作为辅料制成软胶囊、微囊、粉剂及栓剂等。
2、在发酵及酶工程领域
青岛海洋大学刘万顺等用脱乙酰甲壳素作为絮凝剂用于谷氨酸发酵液菌体絮凝技术的研究，发酵液中菌体的去除率达98%以上，工艺路线简便，降低了成本，缩短了工时，谷氨酸的回收率和产品质量得到了提高，还回收了大量蛋白酵母饲料，此项技术已获国家发明专利。
脱乙酰甲壳素是一种极有前途的酶固定化载体。1996年，Bendikiene V等报道，由于结构中存在氨基，用多功能试剂使酶与脱乙酰甲壳素共价结合，从而直接用物理方法对酶进行固定化，由于能络合重金属离子，还能保护酶的活性。它在青霉素酰化酶固定化方面也显示了卓越的效能，与其他固定化载体比较，脱乙酰甲壳素亲水性强，酶活性半衰期时间长。陈盛等以甲壳素为原料进行了纤维素酶的固定化研究，取得了满意的结果。姜涌明等用分子量较高的脱乙酰甲壳素为载体，以戊二醛为交联剂，对木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、中性蛋白酶及胃蛋白酶进行固定化，其活力回收率分别达47%、50%、74%和55%，酶的稳定性得到明显提高。
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3、在细胞工程领域
利用动物细胞大规模培养技术，可以制备稀有的生化药物和细胞活性因子等产品，微载体是直径在60-250µm并能适于帖壁细胞在其上附着和生长的微球。研究证明，脱乙酰甲壳素是一种新型的细胞大规模培养用的优质材料。陈西广等[23]已利用其作为主要原料制成一系列微载体，这种微载体耐高温高压，可湿热除菌，能适宜来源不同物种的细胞在其表面高密度生长。
4、化学反应的催化剂
脱乙酰甲壳素因其分子链上具有相邻的羟基和氨基，对于一些金属尤其是过渡金属和稀土金属有选择性敖合作用，它与金属形成的配合物，能催化某些化学反应。如甲壳素—钯配合物[24]对某些有机化合物氢化反应显高催化氢化活性。祁斌等[25]报告，用脱乙酰甲壳素—稀土金属钇配合物与三异丁基铝/苯甲酸甲酯组成制备的三元络体系可催化环氧氯丙烷(ECH)开环聚合，用于制备低结晶环氧氯丙烷。甲壳素硫酸盐能催化某些酯化反应。
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5、分离膜[26]
甲壳素可制成交联膜、共混膜、超滤膜等，在工业中有很大用途。脱乙酰甲壳素的醋酸水溶液，经流延、干燥后再用碱处理制成的膜，与传统的醋酸纤维膜比较，具有较高的脱盐和透水性能，可以透过尿素、氨基酸、肌酸内酰胺等有机低分子，但不透过K+、Na+、Cl-等无机离子，对2价金属盐的截留更好。野久富美子等用甲壳素制成了分离水和乙醇的高性能分离膜，与蒸馏法分离水和乙醇相比，能耗降低1/2至1/3。该膜可在25-70℃温度范围内运转，在55℃时分离乙醇和水的速度比同温度下减压蒸馏法要高出16倍，目前已不断用于发酵及酿造工艺中乙醇浓缩及再生处理等。
另外，甲壳素在DMA-NMP-LiCl的混合溶剂中制成膜，再经有机溶剂处理，可做超滤膜使用。N-酰基甲壳素膜在稀碱、稀酸中都很稳定，热分解温度高，拉伸强度好，用于医疗超过滤膜。
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四、在医疗卫生方面的应用
甲壳素及其衍生物在医疗卫生系统中已得到广泛的应用，主要用它们作原料做成生物医学功能材料，如手术缝合线、人工韧带、防止组织粘连材料、人造皮肤、人造骨及多种医用药用敷料。
1、缝合线[27]
脱乙酰甲壳素可制成纤维做手术缝合线使用，其强度与Dexon相当，在血清、尿、胆汁、胰液中仍保持良好的拉力，使用时不过敏。由于在生物组织中存在着能溶解病原菌细胞壁的溶菌酶，此酶能分解甲壳素，因此在伤口愈合后，缝合线可自动分解被组织吸收。
2、人造皮肤
1986年，楼宝成等[28]就研制成功甲壳素人造皮肤，并在临床应用中取得可喜成果，1987年该技术获国家发明专利。这种人造皮肤不致敏、无刺激、无吸收中毒及占位排斥现象，而且透气性能好，还具有止血、抑痛和促进皮肤生长的作用。Damour等[29]将胶原、粘多糖及甲壳素制成的人造皮肤应用于移植皮肤切除后的区域，然后在其上面移植剪碎的或培养的自体皮肤。15天后，此甲壳素人造皮肤可上皮化，并与自体培养的皮肤结合，修复的效果比其与剪碎的自体皮肤结合和修复的效果还要好。
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3、骨组织修复
1994年Muzzarelli RAA等[30]发现与咪唑基共价交联的脱乙酰甲壳素可以促进羊股骨的损伤修复。Klokkevold PR等研究了脱乙酰甲壳素在体外对成骨细胞分化和骨形成的作用。结果表明，脱乙酰甲壳素能促进骨源细胞的分化，并能促进骨骼的形成。仉斌等用脱乙酰甲壳素制成1mm厚的膜，然后将其环形包裹在兔桡骨骨干8mm缺损处，以另一侧桡骨骨干8mm缺损处做对照，对愈合情况采用X射线及组织学检查。实验证明，脱乙酰甲壳素对骨组织修复有传导和促进作用。
4、神经组织修复
在神经组织修复中，甲壳素是一种不可多得的良好的生物材料。清华大学生命科学与工程研究院范晓等[31]证明，改造的甲壳素衍生物对神经细胞有良好的亲和性和组织相容性，能诱导神经纤维生长。吴德升等[32]将2%脱乙酰甲壳素充入硅胶管再生室中，然后将之套接在10mm间距的大鼠坐骨神经缺损处，对照组以空白硅胶管再生室套接，手术后16周时，取再生室进行电镜观察和图象分析。结果显示，脱乙酰甲壳素可促进再生轴突数目的恢复以及横断面髓鞘面积的增加，而髓鞘横断面积是有髓神经再生成熟的标志，并与其功能密切相关。Eser Elein A等[33]研究了嗜铬细胞在胶原与脱乙酰甲壳素组成的基质上的贴附性和活性，发现在此基质上生长的细胞在体外可存活两周，植入大鼠蛛网膜下也获得了成功。
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5、止血剂[34]
甲壳素衍生物的某些成员具有优良的凝血作用。其机理为甲壳素具有质子化铵带正电荷，与细胞表面含负电荷的神经氨酸残基的受体相互作用，阻止凝血纤维蛋白束的形成和结缔组织细胞的增殖。脱乙酰甲壳素与普通血液、除去纤维朊的血液、添加肝素的血液以及洗净的红血球接触时，都会发生凝血现象。经过甲壳素溶液浸过的涤纶人造血管，植入人体后很快就形成凝血层，从而减少了血液的漏损和病人的痛苦。
甲壳素是目前地球上储存量仅次于纤维素的最丰富的天然资源之一，由于其广泛的应用前景，有些专家预言：进入廿一世纪，将开始甲壳素时代，也就是说生活中到处可以见到和用到甲壳素或其衍生物的制品。我国甲壳素十分丰富，其应用研究已渗入到医药卫生领域的诸多方面并发挥了独特的作用，同时也为化学、生物及医学工作者提供了众多研究项目和巨大的发展机遇。我们有理由相信，甲壳素及其衍生物必将在医药卫生领域发挥越来越大的作用，为人类健康事业做出贡献。
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The Application of chitin and its Derivatives
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in Medicine & Sanitary Field
Ji wenming
Chitin is a natural Polysaccharide, second only in amount to cellulose in natural polymer. This paper summarise the recent applications of chitin and its derivatives, its toxity and its antiinfect, anticacer, anticoagulant activities, and its functions in medicine.
Keywords: Chitin Deacylchitin., http://www.100md.com
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摘要：甲壳素是自然界储存量仅次于纤维素的第二大天然多糖化合物，本文综述了其药理作用、在医药卫生方面的应用研究情况，如甲壳素抗感染、抗凝血、抗癌及降血脂等作用及在制剂方面的应用等。
关键词：甲壳素 脱乙酰甲壳素
甲壳素又名甲壳质、几丁质、壳聚糖，化学名为聚-N-乙酰-D-葡糖胺，是一种化学结构与纤维素类似的高分子多糖。它广泛存在于昆虫、甲壳类动物的硬壳以及菌类的细胞壁中，是地球上储存量最丰富的有机物之一。近几年来，对甲壳素及其衍生物在医药上的研究提供了许多有价值的资料[1][2]，展示了其在此领域广阔的应用前景。本文对甲壳素的毒性、药理及应用做一介绍，以更加引起医药工作者对它的兴趣，并利于这一资源在医药卫生领域中的开发和应用。
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一、甲壳素的毒性
甲壳素、壳聚糖(脱乙酰甲壳素)有无毒性，自二十年代起就有不同意见，有人认为其有低毒性，大多数人认为无毒。吴晴斋等[3]采用灌胃及腹腔注射法观察甲壳素对小鼠的急性毒性，灌胃甲壳素剂量为2000-8000mg/Kg体重，腹腔注射剂量为2250mg/Kg体重，相当于推荐临床试用剂量的500-4000倍，7天内未见急性毒性反应。石玲等[4]用脱乙酰甲壳素给小白鼠灌胃，剂量为4980mg/Kg体重，10天内无死亡。吴晴斋等采用低、中、高三剂量给小白鼠口服脱乙酰甲壳素，日剂量40-400mg/Kg体重，90天后检查，小白鼠10项血象指标(RBC，Hb等)及11项血液系列化指标完全正常，病理检查其20个组织或器官是否病变，未见明显变化。石玲研究的结果与三田康藏研究结果，来恩国际集团公布的毒性、日本食品卫生评选许可令受卫28第2号批准的脱乙酰甲壳素毒性研究结果，以及国内青岛药物所的研究结果相一致。
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据报道，甲壳素的Ames试验、染色体畸变试验、胚胎毒性的致畸胎和骨髓细胞微核试验，均与阴性对照级无显著性差异。国内外大量毒理学研究资料证明，甲壳素及脱乙酰甲壳素是无毒的。甲壳素其他衍生化合物的毒性研究较少。
二、医学药理作用
1、抗菌抗感染
甲壳素及其多种衍生物均具有不同程度的抗感染作用，以甲壳素六聚糖为最强。小分子的脱乙酰甲壳素具有质子化铵，质子化铵与细菌带负电荷的细胞膜作用，吸附和聚沉细菌，同时穿透细胞壁进入细胞内，扰乱细菌的新陈代谢及合成而具有抗菌作用。夏文水、吴焱楠[5]研究认为，相对分子量为1500的脱乙酰甲壳素对大肠杆菌的抑制效果最强，随着分子量加大，则抑菌作用下降。王光华发现，脱乙酰甲壳素对金黄葡萄球菌、大肠杆菌、小肠结尖耶尔氏菌、鼠伤寒沙门氏菌和李斯特单核增生菌，均有较强的抑制作用。刘艳如等[6]实验证明，一定浓度的脱乙酰甲壳素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、八叠球菌及放线菌5406有不同程度的抑制作用，最小抑制浓度分别为0.5%、0.3%、0.5%、0.3%、0.5%，且高温处理后的脱乙酰甲壳素的抗菌作用稳定。Suzuk等对感染L.monocytogenes的雄性BALB/C鼠腹腔注射甲壳素六聚糖，发现腹腔、脾、肝内的微生物数量显著减少，而动物机体对L.monocytogenes的迟复性过敏反应则得到了提高。Tokoro A等报道甲壳素六聚糖对绿脓杆菌具有抗感染作用。
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中国纺织大学吴清基[7]教授，成功地将甲壳素无纺布、甲壳素流延膜、甲壳素涂层纱布等多种医用敷料用于临床，其中甲壳素与醋酸制成的无纺布透气透水性能极佳，用于大面积烧伤烫伤，抗御感染和促进伤口愈合，效果很好。我国军事医学科学院发明将甲壳素与氟哌酸及多孔性支撑创伤伤口材料混合，制成烧伤用生物敷料，疗效显著。
2、降脂和防治动脉硬化
北京联合大学魏涛[8]采用含胆固醇1%和脱氧胆酸钠0.2%的合成饲料喂SD大鼠28天，在诱发高血脂症的同时，经口服脱乙酰甲壳素观察其对高血脂症的影响。实验设高脂对照组和低、中、高三个剂量试验组，三试验组剂量分别为脱乙酰甲壳素83.3mg/Kg、166.7mg/Kg和333.3mg/Kg体重。28天后高脂对照组给予白水，测其空腹血清总胆固醇、总甘油三脂和高密度脂蛋白胆固醇含量。结果表明，脱乙酰甲壳素中、高剂量组血清总胆固醇及总甘油三酯的含量与高脂对照组比较，中剂量组降低了10.5%和14.2%(P均<0.01)，高剂量组降低了18.8%和26.1%(P均<0.01)。低、中、高剂量三试验组的血清高密度脂蛋白胆固醇与高脂对照组比较，均显著升高了16.5%、32.7%和50.4%(P均<0.001)。魏涛认为，由于带正电性的脱乙酰甲壳素与负电性的胆汁酸相结合而排出体外，脂肪不被乳化而影响消化吸收，降低了血清甘油三酯含量。胆固醇主要在肝脏中转化成胆汁酸，肝脏中胆汁酸减少，从而促进肝脏胆固醇转化成胆汁酸，使血胆固醇降低。脱乙酰甲壳素能升高高密度脂蛋白，有利于胆固醇的降低。顾云等[9]对31例高血脂成人患者进行口服脱乙酰甲壳素降脂试验，30天后检查，胆固醇、甘油三酯下降，低密度脂蛋白胆固醇下降，高密度脂蛋白胆固醇、脂蛋白、载脂蛋白均无明显变化。
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由于显著的降血脂保健功效，日本Niho Kayaku和Tami公司已将甲壳素及脱乙酰甲壳素制成甜饼和面条上市，国内外已有不少厂家生产甲壳素降血脂功能性饮料、醋及各种保健品等。
3、抗病毒
许多科学家从不同方面，都证实了甲壳素硫酸酯的抗病毒活性。Derek Horton等证明氨基(NH2-)上含有SO42-的甲壳素衍生物对血液病毒有显著抑制作用。1991年Goma Sosa[10]、Nishimura S I[11]等发现甲壳素磺化衍生物能抑制哺乳动物的病毒感染，特别是能抑制和治疗HIV感染，能竞争性抑制HIV-1逆转录酶，抑制HIV-1复制的IC50为7g/ml，同时也能抑制劳舍氏白血病病毒和单纯疱疹病毒。Goma Sosa证明，N-羧甲基脱乙酰甲壳素-N-O-硫酸盐能通过结合病毒HIV-1的靶细胞CD4+，从而完成对HIV-1的吸收和反转录。
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4、抗肿瘤
小分子甲壳素具有优良的抗肿瘤活性和多方面的生理功能，特别是甲壳素六聚糖具有很强的抑制肿瘤的作用，其抗肿瘤活性被认为主要是可以活化巨噬细胞、T淋巴细胞、NK细胞和LAK细胞，并从以下三个方面起抑制作用[12]：①. 抑制肿瘤细胞在血管内皮下基质的粘附；②. 抑制产生白介素1以增强体内巨噬细胞的活性；③. 显著抑制朝向肿瘤实体的血管生成。铃木茂生[13]报道，脱乙酰甲壳素能直接抑制艾氏腹水癌细胞的作用。在含有1×105的癌细胞溶液中，加入0.5mg/ml的脱乙酰甲壳素，24小时后癌细胞完全死亡。Saiki I 报道，6-0-硫酸甲壳素和6-0-硫酸羧甲基甲壳素对黑色素瘤肿瘤细胞有明显的抑制作用，且作用呈量效关系。6-0-羧甲基甲壳素可与5-氟尿嘧啶结合，注入P388白血病小鼠的腹腔中，显示明显的抗癌作用。N-羧丁基-1-β-D-阿拉伯呋喃糖基胞嘧啶与脱乙酰甲壳素可产生共轭结合，此共轭物对患有P388淋巴性白血病小鼠有明显的抑制作用。福建师范大学刘艳如等对40只18-22克体重的昆明种小白鼠接种S180肿瘤细胞，设对照组和甲壳素试验组。实验表明，脱乙酰甲壳素对S180小鼠癌细胞有明显的抑制作用，抑制率为53.3-63.3%。
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5、抗心律失常
目前认为心律失常的发生与离子通道电流异常有关，而钾电流的异常是心律失常的主要原因。中国医科大学王丽娟、李金鸣等[14]研究脱乙酰羧甲基甲壳素对豚鼠单一心室肌细胞延迟外向电流(Ik)的作用，从离子通道角度，探讨其作用机理。结果表明，该化合物以浓度依赖方式抑制Ik，阻断细胞内K+的堆积，从而延长心肌细胞的APD和ERP，发挥抗心律失常作用。她们认为脱乙酰羧甲基甲壳素在抗心律失常等心血管疾病方面具有广泛的应用前景。沈阳铁路总医院高凤兰应用脱乙酰甲壳素口服治疗心绞痛5人，心律失常4人，顽固性心衰4人，均收到满意疗效。
6、抗凝血
Muzzarelli R A A等[15]在七八十年代就充分认识到甲壳素硫酸酯的化学结构与肝素相似，预示此类化合物有抗凝血活性。后来医药工作者已证实C6-位磺化制得的甲壳素衍生物具有血液相容性，与抗凝血物质相结合，抑制凝血酶和Xa因子活性。甲壳素的硫酸酯化反应一般在非均相条件下用浓硫酸、三氧化硫/二氧化硫及氯磺酸等为试剂反应制得，事实证明其多种酯化产物都有优良的抗凝血性能。1985年Hirano.S[16]报道，分子量在26000，0-位双硫酸酯甲壳素抗凝血活性是肝素(174单位/mg)的1.9-2.2倍。Tokura.S[17]及Nishimura等也先后报告，C3-N位磺化的甲壳素衍生物无抗凝活性，而C6-OH位的磺化产物却具有强烈的抗凝血作用，N-位烷化的脱乙酰甲壳素也有抗凝抗血栓作用。
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7、其他
甲壳素及其衍生物还有其他的药理作用。
脱乙酰甲壳素能通过多种途径抑制血糖升高，它在肠内呈凝胶状，增大肠液粘度，降低葡萄糖向肠壁的扩散速度，具有明显的降血糖作用[18]。张桂英等证明，脱乙酰甲壳素具有良好的抗辐射性能，蒋莉等研究表明，脱乙酰甲壳素能保护肝脏，提高肝脏抗氧化能力。甲壳素分子中的氨基可大量结合酸性物质中和胃中过多的胃酸，还能同时轻度抑制胃蛋白酶的分泌，保护胃粘膜，是一种理想的抗酸剂[19]。
甲壳素6-0-硫酸酯分子的2-位NH2-与C3-OH配价结合能结合Fe2+，能增强胃肠道吸收功能，用于治疗铁缺乏症。甲壳素硫酸酯做为活性成份用来治疗猫肾衰竭症，四周后猫血尿素氨和血肌酸酐水平达到正常。
, 百拇医药 三、制药工业上的应用
1、药物制剂方面
甲壳素及其衍生物作为药物片剂及胶囊剂的辅料研究报道很多。含甲壳素60%的片剂可按零级动力学释放药物有效成份并完全符合药典规定的崩解试验要求。尺柳等将脱乙酰甲壳素与乳糖、盐酸心得安混合直接压片，井上等将难溶于水的泼尼松与脱乙酰甲壳素混合后直接压片，溶出试验均证明在胃液中属零级释放。Yashiaki Y等[20]用直接压片法制备阿斯匹林-甲壳素缓释片，曹宗顺[21]制备了尼莫地平-甲壳素片剂，均表明甲壳素具有一定的缓释作用。
脱乙酰甲壳素可制成单层或双层膜，经高温消毒仍具有较高的机械强度。李平等[22]将洛美沙星、明胶与脱乙酰甲壳素制成每片含洛美沙星13.33mg的药膜，用于治疗口腔溃疡疗效很好，克服了口含或口服效果不好的缺陷。天津大学孙多先教授应用甲壳素包封血红细胞、肝细胞和胰岛细胞，均取得满意的效果，制得的微型胶囊半透膜可以阻止动物细胞抗体蛋白(IgG)进出，但允许营养物质、代谢产物和细胞分泌的激素等生理活性物质出入，保证了细胞的长期存活。
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用脱乙酰甲壳素制成多孔微粒，可用于抗癌药物和激素类药物的缓释，及用于吸附睾酮等药物。将甲壳素2-位氨基进行修饰，可获得不同功能的衍生物，由于它们都具有粘膜粘附特性，对肽类有一定的促渗作用，使多肽药物的吸收前代谢大大降低，如能显著提高胰岛素、降钙素及布舍瑞林等药物口服给药的生物利用度，是肽类口服给药系统中的重要辅料。
甲壳素还可以作为辅料制成软胶囊、微囊、粉剂及栓剂等。
2、在发酵及酶工程领域
青岛海洋大学刘万顺等用脱乙酰甲壳素作为絮凝剂用于谷氨酸发酵液菌体絮凝技术的研究，发酵液中菌体的去除率达98%以上，工艺路线简便，降低了成本，缩短了工时，谷氨酸的回收率和产品质量得到了提高，还回收了大量蛋白酵母饲料，此项技术已获国家发明专利。
脱乙酰甲壳素是一种极有前途的酶固定化载体。1996年，Bendikiene V等报道，由于结构中存在氨基，用多功能试剂使酶与脱乙酰甲壳素共价结合，从而直接用物理方法对酶进行固定化，由于能络合重金属离子，还能保护酶的活性。它在青霉素酰化酶固定化方面也显示了卓越的效能，与其他固定化载体比较，脱乙酰甲壳素亲水性强，酶活性半衰期时间长。陈盛等以甲壳素为原料进行了纤维素酶的固定化研究，取得了满意的结果。姜涌明等用分子量较高的脱乙酰甲壳素为载体，以戊二醛为交联剂，对木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、中性蛋白酶及胃蛋白酶进行固定化，其活力回收率分别达47%、50%、74%和55%，酶的稳定性得到明显提高。
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3、在细胞工程领域
利用动物细胞大规模培养技术，可以制备稀有的生化药物和细胞活性因子等产品，微载体是直径在60-250µm并能适于帖壁细胞在其上附着和生长的微球。研究证明，脱乙酰甲壳素是一种新型的细胞大规模培养用的优质材料。陈西广等[23]已利用其作为主要原料制成一系列微载体，这种微载体耐高温高压，可湿热除菌，能适宜来源不同物种的细胞在其表面高密度生长。
4、化学反应的催化剂
脱乙酰甲壳素因其分子链上具有相邻的羟基和氨基，对于一些金属尤其是过渡金属和稀土金属有选择性敖合作用，它与金属形成的配合物，能催化某些化学反应。如甲壳素—钯配合物[24]对某些有机化合物氢化反应显高催化氢化活性。祁斌等[25]报告，用脱乙酰甲壳素—稀土金属钇配合物与三异丁基铝/苯甲酸甲酯组成制备的三元络体系可催化环氧氯丙烷(ECH)开环聚合，用于制备低结晶环氧氯丙烷。甲壳素硫酸盐能催化某些酯化反应。
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5、分离膜[26]
甲壳素可制成交联膜、共混膜、超滤膜等，在工业中有很大用途。脱乙酰甲壳素的醋酸水溶液，经流延、干燥后再用碱处理制成的膜，与传统的醋酸纤维膜比较，具有较高的脱盐和透水性能，可以透过尿素、氨基酸、肌酸内酰胺等有机低分子，但不透过K+、Na+、Cl-等无机离子，对2价金属盐的截留更好。野久富美子等用甲壳素制成了分离水和乙醇的高性能分离膜，与蒸馏法分离水和乙醇相比，能耗降低1/2至1/3。该膜可在25-70℃温度范围内运转，在55℃时分离乙醇和水的速度比同温度下减压蒸馏法要高出16倍，目前已不断用于发酵及酿造工艺中乙醇浓缩及再生处理等。
另外，甲壳素在DMA-NMP-LiCl的混合溶剂中制成膜，再经有机溶剂处理，可做超滤膜使用。N-酰基甲壳素膜在稀碱、稀酸中都很稳定，热分解温度高，拉伸强度好，用于医疗超过滤膜。
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四、在医疗卫生方面的应用
甲壳素及其衍生物在医疗卫生系统中已得到广泛的应用，主要用它们作原料做成生物医学功能材料，如手术缝合线、人工韧带、防止组织粘连材料、人造皮肤、人造骨及多种医用药用敷料。
1、缝合线[27]
脱乙酰甲壳素可制成纤维做手术缝合线使用，其强度与Dexon相当，在血清、尿、胆汁、胰液中仍保持良好的拉力，使用时不过敏。由于在生物组织中存在着能溶解病原菌细胞壁的溶菌酶，此酶能分解甲壳素，因此在伤口愈合后，缝合线可自动分解被组织吸收。
2、人造皮肤
1986年，楼宝成等[28]就研制成功甲壳素人造皮肤，并在临床应用中取得可喜成果，1987年该技术获国家发明专利。这种人造皮肤不致敏、无刺激、无吸收中毒及占位排斥现象，而且透气性能好，还具有止血、抑痛和促进皮肤生长的作用。Damour等[29]将胶原、粘多糖及甲壳素制成的人造皮肤应用于移植皮肤切除后的区域，然后在其上面移植剪碎的或培养的自体皮肤。15天后，此甲壳素人造皮肤可上皮化，并与自体培养的皮肤结合，修复的效果比其与剪碎的自体皮肤结合和修复的效果还要好。
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3、骨组织修复
1994年Muzzarelli RAA等[30]发现与咪唑基共价交联的脱乙酰甲壳素可以促进羊股骨的损伤修复。Klokkevold PR等研究了脱乙酰甲壳素在体外对成骨细胞分化和骨形成的作用。结果表明，脱乙酰甲壳素能促进骨源细胞的分化，并能促进骨骼的形成。仉斌等用脱乙酰甲壳素制成1mm厚的膜，然后将其环形包裹在兔桡骨骨干8mm缺损处，以另一侧桡骨骨干8mm缺损处做对照，对愈合情况采用X射线及组织学检查。实验证明，脱乙酰甲壳素对骨组织修复有传导和促进作用。
4、神经组织修复
在神经组织修复中，甲壳素是一种不可多得的良好的生物材料。清华大学生命科学与工程研究院范晓等[31]证明，改造的甲壳素衍生物对神经细胞有良好的亲和性和组织相容性，能诱导神经纤维生长。吴德升等[32]将2%脱乙酰甲壳素充入硅胶管再生室中，然后将之套接在10mm间距的大鼠坐骨神经缺损处，对照组以空白硅胶管再生室套接，手术后16周时，取再生室进行电镜观察和图象分析。结果显示，脱乙酰甲壳素可促进再生轴突数目的恢复以及横断面髓鞘面积的增加，而髓鞘横断面积是有髓神经再生成熟的标志，并与其功能密切相关。Eser Elein A等[33]研究了嗜铬细胞在胶原与脱乙酰甲壳素组成的基质上的贴附性和活性，发现在此基质上生长的细胞在体外可存活两周，植入大鼠蛛网膜下也获得了成功。
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5、止血剂[34]
甲壳素衍生物的某些成员具有优良的凝血作用。其机理为甲壳素具有质子化铵带正电荷，与细胞表面含负电荷的神经氨酸残基的受体相互作用，阻止凝血纤维蛋白束的形成和结缔组织细胞的增殖。脱乙酰甲壳素与普通血液、除去纤维朊的血液、添加肝素的血液以及洗净的红血球接触时，都会发生凝血现象。经过甲壳素溶液浸过的涤纶人造血管，植入人体后很快就形成凝血层，从而减少了血液的漏损和病人的痛苦。
甲壳素是目前地球上储存量仅次于纤维素的最丰富的天然资源之一，由于其广泛的应用前景，有些专家预言：进入廿一世纪，将开始甲壳素时代，也就是说生活中到处可以见到和用到甲壳素或其衍生物的制品。我国甲壳素十分丰富，其应用研究已渗入到医药卫生领域的诸多方面并发挥了独特的作用，同时也为化学、生物及医学工作者提供了众多研究项目和巨大的发展机遇。我们有理由相信，甲壳素及其衍生物必将在医药卫生领域发挥越来越大的作用，为人类健康事业做出贡献。
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The Application of chitin and its Derivatives
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in Medicine & Sanitary Field
Ji wenming
Chitin is a natural Polysaccharide, second only in amount to cellulose in natural polymer. This paper summarise the recent applications of chitin and its derivatives, its toxity and its antiinfect, anticacer, anticoagulant activities, and its functions in medicine.
Keywords: Chitin Deacylchitin., http://www.100md.com