植入壳聚糖体内降解的机理

发布时间：2019-07-25 17:05:25

壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰化反应后而得到的一种生物高分子，广泛存在于节肢动物如虾、蟹的壳和真菌的细胞壁中，是一种再生资源。壳聚糖由于具有成膜性、生物兼容性好以及易于被生物降解等特点，在食品、化工、医药等领域中有着广泛的应用。溶菌酶，又称细胞壁溶解酶，它是一种能够水解微生物细胞壁肽聚糖的酶。溶菌酶的主要功能是通过破坏细菌细胞壁的肽聚糖骨架成分，从而水解细菌细胞壁，达到溶菌的作用。溶菌酶具有广泛的抑菌谱，它能分解革兰氏阳性菌、枯草杆菌及耐辐射微球菌等，并且效果很好。因为肽聚糖是这些细菌细胞壁的主要骨架成分，肽聚糖中N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰细胞壁之间的β-1,4糖苷键是溶菌酶的专一作用位点。相同的，溶菌酶会破坏壳聚糖链中的β-1,4糖苷键，将壳聚糖水解成含N-乙酰基葡萄糖和氨基葡萄糖的寡糖，达到降解壳聚糖的作用。

壳聚糖被溶菌酶水解，是由其乙酰氨基基团与溶菌酶中的活性部位结合，在D环和E环之间断裂导致的，水解产物为N-乙酰氨基葡萄糖和氨基葡萄糖的单糖或寡糖。因此，壳聚糖在生物体内的降解，取决于GlcNAc含量，即乙酰氨基葡萄糖的多少。壳聚糖的脱乙酰度越高，分子链中GlcNAc 比例就越低，与C、D、E环的结合概率就越低，线性分子链段越不易断裂，进而导致壳聚糖越不容易被催化水解。可以预见，几乎完全由乙酰氨基葡萄糖组成的甲壳素在人体内是很容易被溶菌酶水解的。但是，脱乙酰度的降低会又会降低壳聚糖的水溶性。因此，在作为人体的植入材料时，为同时保证壳聚糖的水溶性以及水解性，应选择的脱乙酰度在70%左右。脱乙酰度大于85%的壳聚糖难于在体内被溶菌酶催化水解。

壳聚糖在植入人体后由体液中的溶菌酶水解成寡糖，被机体代谢吸收，并提高机体的免疫力。但是，壳聚糖的体内水解要求其糖苷键中的乙酰氨基基团含量较高，脱乙酰度要求在85%以下，而目前国产的医用级壳聚糖的脱乙酰度通常在90%以上，植入人体后可能将无法完全降解，这需要引起重视。另外，有关于溶菌酶水解壳聚糖后是单一产物还是多种寡糖的混合物有待于进一步研究。

文章源自《植入壳聚糖体内降解的机理研究》