甲壳质又名甲壳素,壳多糖,几丁质,是一种天然氨基多糖高分子物质,分子式为(C8H13NO5)N,分子量在一百万左右,化学名称为(1,4)聚-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡聚糖,性质稳定,具有良好的生物可降解性和相容性,毒性极小(LD50 16g/kg),且来源广泛.它是自然界罕见的带正电荷纤维结构化合物,不溶于水,在酸性水溶液中产生水合作用而逐渐溶胀形成球状胶囊, pH增大时转变为线形,同时粘度增大,可溶于浓盐酸,硫酸,硝酸中,发生裂解,聚合度降低,如在浓盐酸中加热100摄氏度可分解为D-胺基葡糖,在浓硫酸中可产生磺酸酯化反应,得到肝素样作用物质,与浓硝酸则产生硝化甲壳质.在稀碱中不溶,在浓碱(>40%氢氧化钠或氢氧化钾)中加热可使分子中乙酰基脱去65%-95%.在氯仿,乙醇等不溶,可溶于浓HAC,甲酸,石酒酸等.不同原料和制备方法不同,产品理化性质(溶解度,分子量,乙酰基含量,比旋度,粘度)有一定差异.甲壳质在虾,蟹,龙虾甲壳中含量较高(约含10%-30%),其为1000-2000个1,4连接-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡糖(C8H13NO5)N的直接聚合物,分子量100-200万,N2含量6.3%-6.7%.
甲壳质在C2脱乙酰后,形成2-胺基-2-脱氧-D-葡糖聚合物,脱乙酰程度越高,功能性越好,但由于脱乙酰不能完全,通常所指壳聚糖实质上是甲壳质和壳聚糖的混合物,日本规定壳聚糖含壳聚糖应>85%.甲壳质在酸碱处理过程中,部分在1,4糖苷键发生断裂,使聚合度降低,聚合度在2-7范围(聚合度7-8的性能最佳),壳聚糖有两种异构体,平均分子量为12万,是米黄至微红松软粉末,无臭味,含水量约为60%.可溶于稀HCL和HAC中,其10%的稀HAC溶液粘度为2000-3000CPS,紫外最大吸收峰为196MM,可溶于二元有机溶剂中(如:CH2CL2-TCA,CH2CLCH2CL-TCA等).由于其分子中含有-NH2和伯,仲-OH多功能团,故可产生醚化,酯化,交联,螯合等多种化学反应.
甲壳素对人类来说是个比较陌生的名字,它广泛存在于低等植物及甲壳素动物的外壳中.人类最早利用甲壳资源始于中国著名的《本草纲目》中就记载：蟹壳有破瘀消积的功能."蟹"字本身即指：解毒的虫类.1811年,法国学者布拉诺首先在蘑菇类中发现了甲壳质,从此人类开始了漫长的研究与应用.甲壳胺又称为几丁质、壳聚糖、壳糖胺、甲壳素、第六要素等.广泛存在于虾蟹、昆虫、植物的茎叶之中.
甲壳素又名甲壳质、壳聚糖,是一种化学结构与纤维类似的高分子多糖,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.近年来,研究人员对甲壳素及其衍生物进行了研究,提供了许多有价值的资料,展示了它广阔的应用前景.本文对甲壳素在医药上的应用做一简介,以利于这一资源的开发和利用.
一、甲壳素的药理作用
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,随着分子量增大,则抑菌作用下降.正光华发现,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、鼠伤害沙门氏菌和李斯特单核增生菌,均有较强的抑制作用.中国纺织大学吴清基教授已成功地将甲壳素制成无纺布、流延膜、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,抗感染和促进伤口愈合效果很好.目前上海市每年可生产甲壳素医用材料约100吨.
2.降脂和防治动脉硬化 魏涛等采用含胆固醇1％和脱氧胆酸钠0.2％的合成饲料喂大鼠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、高三个剂量实验组.结果表明,脱乙酰甲壳素中、高剂量组的总胆固醇及总甘油三酯含量与高脂对照组比较,前者降低了10.5％、14.2％,后者降低了18.8％和26.1％,低、中、高剂量三实验组的高密度脂蛋白胆固醇与高脂对照组比较,分别升高了16.5％、32.7％和50.4％.顾云等对31例高血脂成人患者进行口服脱乙酰甲壳素降脂试验,30日后检查,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、脂蛋白均无明显变化.
3.抗病毒 许多科学家已从多方面证实了甲壳素硫酸酯的抗病毒活性.Derek Horton等证明氨基上含有SO42-的甲壳素衍生物对血液病毒有显著抑制作用.1992年Vorcellotti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艾滋病病毒感染,抑制其复制的IC50为7微克/毫升,同时也能抑制劳舍氏白血病病毒和单纯疱疹病毒.
4.抗肿瘤 小分子甲壳素具有优良的抗肿瘤活性,特别是甲壳素六聚糖具有很强的抑制肿瘤的作用.日本爱媛大学奥田教授经实验确认,甲壳素在64微克/毫升的浓度时就能增强淋巴球细胞杀死癌细胞的作用.铃木茂生报道,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0.5毫克/毫升的脱乙酰甲壳素,24小时后癌细胞完全死亡.Saiki I报道,硫酸甲壳素和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.福建师范大学刘艳如等对小白鼠接种S180肿瘤细胞,设对照组和甲壳素实验组,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.目前国内外研究者对其抗肿瘤作用十分关注.
5.抗凝血 Muzzarelli等在五六十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.1985年Hirano报道,分子量26000,O-位双硫酸酯甲壳素的抗凝血活性是肝素（174单位/毫克）的1.9～2.2倍.
6.其他 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.沈阳铁路总医院高风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.此外,某些甲壳素衍生物能结合Fe2+,增强胃肠道的吸收功能,用于治疗铁缺乏症.
7.在甲壳素被发现的一个多世纪以来,人们一直把甲壳素当作废物,因为甲壳素不溶于水、稀酸、稀碱和其他有机溶剂,开发的成本要比纤维素直接利用高得多,随着人类智慧增长,科技发展,人们发现甲壳素有纤维素所没有的特性,是目前世界上唯一含阳离子的可食性动物纤维,也是继蛋白质、糖、脂肪、维生素、矿物质以外的第六生命要素,甲壳类动物经过化学经过化学或生化处理后生成溶于稀酸的物质--甲壳素和衍生物聚糖,可以应用在工业领域（如取代塑料）、农业领域（不需要农药的肥料）,化妆品领域（调整皮肤等）、医药、膜材料和其他环保、健康领域.经过20余年的不断研究与临床实验,奇迹不断涌现.既可抑制癌症、肝病、糖尿病,降低胆固醇,又有增强人体免疫力,防止老化等一系列神奇功效.由于其巨大的经济价值,在国内外已广泛地应用于医药、食品、工业等各个领域,目前我国这一技术已达到国际先进水平.
