多糖基纳米颗粒

4　多糖基纳米颗粒

多糖（polysaccharide）是由多个单糖分子缩合、失水而成，是一类分子机构复杂且庞大的糖类物质，有的是构成动植物骨架结构的组成成分，如纤维素、壳聚糖等。多糖类化合物是生物机体的组成部分之一，因此相对于纳米富勒烯和碳纳米管衍生物颗粒来说，多糖基纳米颗粒具有更好的生物相容性。

4.1　细菌纤维素

细菌纤维素（bacterial cellulose，BC）是由生长在液态含糖基质中的细菌产生的，并分泌到基质中的纤维素成分。作为一种天然的生物高聚物，细菌纤维素具有独特的物理、化学和机械性能，如高的结晶度、高的持水性、超细纳米纤维网络、高抗张强度和弹性模量等^[24]。独特的性质使得细菌纤维素也具备良好的生物活性、生物可降解性、生物适应性从而被广泛应用于在医药、生物医学工程、食品等其他领域，并成为近年来国际上新型生物医学材料的研究热点^[25]。

Sanchavanakit等^[26]利用人类角化细胞和成纤维细胞来评价细菌纤维素膜的潜在生物作用机理，研究结果直接证明了细菌纤维素膜支持人类角化细胞的生长、增生和移动，但是对成纤维细胞没有作用。Bodin等^[27]用xyloglucan-RGD修饰的细菌纳米纤维，具有促进内皮细胞的粘附和增殖的作用。Panerari等^[28]的研究证明细菌纳米纤维是损伤修补的良好材料。

李峰等^[29]的研究则表明纳米细菌纤维素管可引起体内的炎症反应轻微，持续时间一周左右，短期表现出良好的体内生物相容性；对血液有形成分和凝血系统没有造成损害，也未对肝脏和肾功能以及电解质平衡造成不良影响，组织工程化纳米细菌纤维素管在短期观察中，具有良好的体内生物相容性。Grande等^[30]利用生物复合法制备了BC/HAp纳米粒子复合物，复合物经过人胚肾细胞培养表明，细胞的亲和性和增殖能力均有提高。陈艳梅等^[31]的研究表明BC与皮下组织有较好的生物相容性，材料周围组织细胞状态良好，能长入材料几十微米处的空间网络结构中，并且伴有血管生成。郑琪等^[32,33]分别进行亚急性毒性试验，细胞毒性试验及电镜试验评价细菌纤维素的生物相容性，结果表明BC及其降解产物对细胞在微观结构方面无显著性影响。

4.2　壳聚糖及其衍生物类生物纳米材料

壳聚糖是甲壳素脱乙酰化而得到的产物，它是一种无定形的半透明的生物高聚物，具有活性基团，能够形成凝胶，良好的吸附能力和生物降解性。壳聚糖与生俱来的生物相容性、无毒性、抗菌和抗癌性能^[34]，使得其在医药行业大展身手。壳聚糖的微米/纳米颗粒以及凝胶溶液已经被广泛应用于医疗和康复业。在过去的十几年中，壳聚糖一直被作为药物的缓释基质，而且在移植、吸入、注射中没有见任何有关它产生的炎症和过敏反应。壳聚糖的分散性是反映其生物活性的主要指标，这不仅与壳聚糖的化学组成，分子量、粘度有关，甚至与其作为载体的颗粒大小也相关。在进入机体内壳聚糖就会进行分布和扩散，随后被清除，且不对机体产生不良效应。

Schipper等人^[35]就研究了不同分子量和不同脱乙酰基的壳聚糖对大鼠CaCo-2细胞，HT29-H的原位影响，乳酸脱氢酶活性和红细胞的溶血试验均表明壳聚糖对细胞不产生毒性。据报道，壳聚糖及其衍生物对一些细菌^[36,37]、真菌^[38]和寄生生物^[39]则均表现出一定的抑制性，因此可以借助壳聚糖的这种特性将其应用于疾病的控制。活体动物试验^[40]也表明在使用壳聚糖后机体并不发生明显的或是肉眼可见的、可测的反应。研究表明壳聚糖表面有很多活性基团，能够作为免疫增强剂激活非特异性免疫系统，可以刺激局部组织，活化巨噬细胞，从而增强机体免疫能力；壳聚糖可促进机体的新陈代谢，增强肝动力；壳聚糖能够消除自由基，起到对氧化损伤的保护作用^[41]。

壳聚糖中含有游离的氨基，但它只能溶于盐酸、醋酸、乳酸等稀酸，不溶于水、碱溶液以及大多有机溶剂。通常通过烷基化、酰基化、醚化、酯化、Shiff碱化及接枝共聚等方式对壳聚糖进行改性^[42]，拓展壳聚糖的应用。但是有关壳聚糖衍生物抑菌机理的相关研究很少^[43]，改性产物的生物活性尚待评估。

4.3　其他类型有机纳米颗粒

有机纳米颗粒相对于传统的无机纳米颗粒有易于成型、结构多样化、比重轻等优异特点，例如塑料生产中使用的聚苯乙烯和聚四氟乙烯纳米颗粒、电磁屏蔽材料中添加的聚苯胺纳米颗粒等。这些纳米颗粒的生物相容性不如纤维素、壳聚糖，如暴露在外能够产生细胞和DNA水平上的氧化损伤、疾病的产生、甚至死亡。

Nemmar等^[44]用表面修饰的方法让聚苯乙烯纳米颗粒带上不同性质的电荷，并对豚鼠进行气管灌注，发现相同剂量下，带正电荷的纳米颗粒所导致的肺部炎症比不带电荷和带负电荷的纳米颗粒严重得多，且正电荷的纳米颗粒更容易导致血小板的聚集和血栓的形成。张铭倚等^[45]选用30nm和50nm羧基化聚苯乙烯微球（COOH-PBs）作用于RAW264.7巨噬细胞，研究结果显示，两种颗粒都致使DNA螺旋度降低及单链程度增加，30nm COOH-PBs造成的损伤甚于50nm；将大鼠放在含有粒径为20nm的聚四氟乙烯颗粒的空气中15min后，动物大多数在4h内死亡。作为对照，那些在含有粒径为130nm 的聚四氟乙烯颗粒的空气中暴露过的大鼠没有受到影响^[46]，试验表明纳米颗粒产生的活性影响有粒径依赖性。