壳聚糖纤维的抗菌特性探究

壳聚糖是一种天然抗菌材料，具有广谱抗菌、抗菌活性高等特点，在很多领域已经证明可以有效抑制细菌和真菌的生长和繁殖。Amin & Abdel-Raheem在研究壳聚糖水凝胶敷料的抗菌性能时发现，由于人体皮肤表面存留着尿素、尿酸、盐分、乳酸、氨基酸、游离脂肪酸等酸性物质，其pH在4.5～6.5之间。当壳聚糖应用于人体表面时，其分子结构中的氨基在与酸性介质接触后形成带正电荷的分子链，可以中和细菌细胞表面所带的负电荷，使细菌细胞胶合在一起而凋亡。pH对壳聚糖的抑菌作用有很大影响，随着pH升高，壳聚糖的溶解性和质子化程度降低，其抗菌能力逐渐减弱，pH＞7时壳聚糖不再具有杀菌能力。与此相反，随着pH的降低，壳聚糖分子所带的正电荷增加，导致抑菌活性的增强。张丽霞和马建伟的研究结果显示，pH对壳聚糖纤维的抗菌性能有较大影响，随着pH的下降，壳聚糖纤维的抑菌性能逐步增强。

目前关于壳聚糖的抑菌特性和抑菌机理有多种解释。

第一种观点认为，壳聚糖在酸性介质中成为阳离子型生物絮凝剂，絮凝过程中使菌体细胞聚沉，其高分子链密集于细菌菌体表面形成一层高分子膜，通过影响细菌对营养物质的吸收、阻止代谢废物的排泄而导致菌体新陈代谢紊乱，起到抑菌和杀菌作用。这个过程中相对分子质量的增大可以使壳聚糖分子链的卷曲和缠结程度增大，使有效基团—NH3+被包埋在絮凝体中而降低其对菌体的吸附和杀菌能力。与此相反，低分子量壳聚糖可以通过渗透作用穿过多孔细胞壁，尤其是革兰阴性菌的细胞壁较薄、交联松散，在低分子量壳聚糖进入细菌内部后通过破坏细胞质中内含物的胶体状态使其絮凝、变性而无法进行正常的生理活动，或者直接干扰其带负电荷的遗传物质DNA和RNAm，抑制细菌繁殖、导致微生物死亡。如果相对分子质量进一步降低，则有效基团减少，壳聚糖的絮凝能力降低后使其失去抗菌能力，并且通过渗透作用进入细菌细胞后被几丁质酶或壳聚糖酶降解，成为营养物质被利用后反而促进菌体的生长。

第二种观点认为，壳聚糖的有效基团—NH3+可以与细菌细胞膜上的类脂、蛋白质复合物反应，使蛋白质变性后改变细胞膜的通透性、损坏细胞壁的完整性，使细胞壁趋于溶解，直至细胞死亡。(www.xing528.com)

第三种观点认为，壳聚糖分子结构中的自由氨基可以选择性地螯合对微生物生长起关键作用的金属离子，尤其是铜和锌等酶的辅助因子，从而抑制微生物的生长和繁殖。壳聚糖浓度足够高时能激活部分微生物本身的几丁质酶活性或使几丁质酶过分表达，导致其对自身细胞壁几丁质的降解而损伤细胞壁，最终导致细菌死亡。

壳聚糖纤维的抗菌功效在临床上有很高的实用价值，可用于预防感染、抑制创面细菌繁殖、促进伤口愈合。魏莹等在42例供皮区和浅二度创面的研究中发现，壳聚糖医用敷料在保护创面的同时减少创面物质的丢失，降低感染的发生概率，有助于内环境的稳定，可明显减少换药次数、减少出血、减轻疼痛感，而且临床证明其无毒、无排斥反应，也无占位作用。