壳聚糖纤维对细胞的活性探究

壳聚糖纤维的细胞活性体现在其与细胞接触后的黏附、形态、生长、增殖、分化、再生等状况。当壳聚糖纤维与细胞接触时，蛋白黏附是首先进行的反应，并且在随后的细胞反应中起重要作用，在此过程中纤维表面黏附的蛋白质种类、数量、构象和分布主要取决于纤维表面的理化性质。闵翔等将不同配比的壳聚糖/聚己内酯混合溶液通过旋转涂膜法成膜后分别通过原子力显微镜、滴形分析仪、石英晶体天平和MTT比色法测量膜的表面形貌、亲疏水性、蛋白吸附和细胞增殖活性。结果显示，细胞在壳聚糖上有较好的伸展形态，虽然壳聚糖膜表面黏附的蛋白量较小，其亲水性表面有利于保持蛋白的原有构象和生物活性。图9-2显示人骨髓间充质干细胞在羧甲基壳聚糖/聚乙烯醇支架表面黏附12h、24h和48h后的形态。

图9-2　人骨髓间充质干细胞在羧甲基壳聚糖/聚乙烯醇支架表面的形态(www.xing528.com)

丁勇等的研究结果显示，壳聚糖对细胞行为有明显影响，尤其对巨噬细胞的活性起重要作用，可以通过活化巨噬细胞促进其分泌多种有利于伤口愈合的细胞因子，在慢性伤口愈合过程中有重要作用。壳聚糖可以促进上皮细胞增殖，使其从创面外周向中间迁移后逐渐生成新的上皮，从而加快伤口愈合。张文达等使用壳聚糖溶液培养人体上皮细胞的实验结果表明，当培养液中壳聚糖浓度不断增加时，上皮细胞的数量不断增加且生长良好，壳聚糖溶液浓度为0.6g/L时能明显促进兔膀胱上皮细胞的增殖，且在1.2g/L时达到高峰。杨红等制备了一系列不同浓度的壳聚糖溶液并研究其对神经细胞的影响，通过实验发现，体外培养的SD乳鼠视网膜神经细胞在有壳聚糖存在的环境中不仅生长良好，且在一定浓度范围内生长得更旺盛，存活的神经细胞数量以及细胞存活的时间均优于空白对照组。Heinemann等的研究结果显示，壳聚糖纤维制成的支架对小鼠成骨细胞的增殖分化有促进作用，适合制作组织工程支架。

壳聚糖的细胞活性可以通过各种理化改性技术的应用得到进一步改善。Budiraharjo等通过共价键结合的方法把骨形态发生蛋白结合到壳聚糖结构中，研究结果显示，改性壳聚糖可以促进成骨细胞在壳聚糖上的黏附、增殖和分化。Yang和Zaharoff的研究结果显示，把壳聚糖与白细胞介素等细胞因子结合后可以有效增强其抗肿瘤作用。Custodio等的研究结果显示，壳聚糖及其衍生物可以通过影响上皮细胞的通道来提高细胞的通透性，对一些可以使活性物质降解的酶具有抑制作用，又由于其生物黏附性强，可以增强亲水化合物的通透作用，提高跨膜转运能力，因此，可作为生物活性物质的促进吸收因子，其中用纤连蛋白改性的壳聚糖可以促进细胞的黏附，负载生长因子后的壳聚糖具有更好的止血性能。Jiang等的研究显示，物理包埋及化学键合蛋白质、寡肽等生物活性分子可以改善细胞与壳聚糖的相容性，交联后的壳聚糖在具有细胞活性的同时具有更好的稳定性及刚性结构，在组织工程中有特殊的应用价值。

应该指出的是，作为一种天然高分子，纯度对壳聚糖的生物活性有重要影响，内毒素等杂质的存在会严重影响壳聚糖的生物活性。