科技风2016年12月卞科技创新
DOI： 10.19392/j .cnki. 1671-7341.201624005
甲売素基新材料的特点与应用
陈嘉
湖南长沙市麓山国际实验学校湖南长沙410002
摘要：甲壳素是自然界中常见的天然高分子，主要来源于虾蟹外壳以及一些藻类和菌类细胞壁，在自然界中大量存在，有着良好的生物可降
解性与生理适应性，也是重要的医用材料。本文主要针对甲壳素基新材料的特点与应用展开分析。
关键词：甲壳素基新材料;特点;应用
在自然界中，甲壳素的合成数量稍低于纤维素。甲壳素是一种天然 高分子，其主要来自于甲壳纲类的动物，例如虾和蟹一类的外壳和一些 菌类跟藻类的细胞壁上都含有甲壳素，甲壳素的主要分子由乙酰氨基、 吡喃葡萄聚糖和氨基结构所组成，甲壳素在自然界中属于碱性阳离子 聚多糖.且存储量十分巨大。
甲壳素的生理适应性和生物可降解性非常强大，是生物上重要的 医用材料.将甲壳素中的乙酰基去掉就得到甲壳素最重要的衍生物一 壳聚糖.壳聚糖与甲壳素相比，其溶解性较大，稀酸分解出的壳聚糖分 子含有正电荷。
在甲壳素中具有丰富的氨基、羟基和乙酰氨基等活性因子，这些因 子使壳聚糖反应功能性优良和生理活性明显，已在医学、化学工业、等 多个领域得到普遍应用。1980年以来甲壳素一直作为研究重点，近些 年来，甲壳素的研究方向主要是绿色、健康、环保。
甲壳素是一种催化剂，来源很多，没有毒，根据需要可制成粉末、纤 维、胶等多种形式，以方便人们使用，可与二氧化碳、醛发生反应，壳聚 糖分子链拥有充足的氨基酸，经过静电作用以及配位作用可与金属离 子转化成复合物，为促进硝基芳香族化合物的加氢反应，而使用它为催 化剂，经过多年研究，生成金属纳米粒子是用壳聚糖上的羟基能当作还 原剂。
―、甲壳素基新材料用作医用纳米材料
在生物医用领域中利用甲壳素制作成的纳米纤维得到了广泛的关 注。国外科学家Fan等采用超声的方式将鱿鱼软骨为原料制作成了 3 纳米的甲壳素纳米纤维，在制备过程中并未出现脱乙酰反应，使纤维能 够以原有的结构继续存在。以蟹壳为原料，将蟹壳内含有的蛋白和钙质 清除掉后，采用机械研磨的方式，将其放置在酸性溶液中可以获得15 纳米的甲壳素纤维。
此外，通过静电纺丝技术可以制成甲壳素纳米纤维，其直径平均都
保持在llOnm左右，该种纤维主要作用就是伤口敷料。随着近些年来技 术的不断发展近来，利用壳聚糖制成的各种衍生物和合成物在纤维、相 容性和抗菌性等方面都有了极大的提升，使得壳聚糖的含有量提升到 了 35%，且纤维直径也得到了有效的降低。
二、甲壳素基新材料用作生物分析材料
通过对痕量的分析，从所得数据可以看出，甲壳素/壳聚糖所制备 的合成物可以用于对样品进行痕量元素的富集剂，借助高灵敏性的分 析模式，可以对钨、银、铬、销、汞和铜等元素进行低检出限检出。随着研 究的深入，甲壳素/壳聚糖具备优良的吸附性和成膜性，可以用于制作
具有良好修饰性的电极。甲壳素/壳聚糖分子中所含有的氨基通过一定 物理处理或化学键合能够对对酶等一类的活性蛋白质进行有效的固 定，酶一旦经甲壳素/壳聚糖固定后，能够保持长期的较高活性，主要运 用于化学和生物传感器中。
三、 甲壳素基新材料用作绿色环保材料
长期以来，甲壳素/壳聚糖和合成物在水处理剂中的应用一直备受 关注。甲壳素/壳聚糖借助絮凝和吸附等方式可以将污染物有效的清除 掉。所以甲壳素/壳聚糖在回收富集金属离子和污水净化中有着极大的 作用。
在众多的重金属离子中甲壳素/壳聚糖都能发挥良好的的吸附性， 如能和铜、铬、铅、锌、汞、镍、铁等金属产生吸附作用，但是对于一些碱 金属甲壳素/壳聚糖所产生的作用就比较弱。将甲壳素碱溶液与硫脲水 溶液进行冷冻溶解可以制备出离子吸附材料。该类材料对吸附铜、铬、 铅有着极高的性能，其效果要高于纯甲壳素。
四、 甲壳素基新材料用作食品保鲜和包装材料
利用甲壳素能够制成具有良好机械性能的包装材料，但在甲壳素 分子结构中的氢键属于较难溶解的物质，通常借助酰胺和氯化锂等水 溶液和盐、硫酸进行分解。通过研究发现NAOH尿素水溶液体系能够对 甲壳素在低温的状态进行成功的分解，通过此种溶剂虽得到的甲壳素/ 纤维素薄膜更具良好的机械性能，主要用于发光和绿色包装材料中。
五、 结语
随着技术的不断发展，甲壳素因其自身制作来源广泛、环境友好和 无毒等特点，在今后的材料发展中将会占据重要地位。根据我国可持续 发展战略的实施，对于甲壳素的研究将会重点放在具有高经济附加值 的生物医用和智能材料等方面。预计，到2020年甲壳素在医用生物材 料中所占的市场份额将会突破1000亿美元，从而使甲壳素/壳聚糖基 功能材料更好的为人类服务。
参考文献：
[1] 李謹，杜予民，姚评佳，魏远安.壳聚糖超声可控降解及降解动力学 研究〇] •高分子学报，2〇〇7 (〇5).
[2] 甄洪鹏，聂俊，孙俊峰，郭爽，杨冬芝.壳聚糖/聚乙烯醇共混超细 纤维的制备及紫外光交联研究□.高分子学报，2007(03).[3] 程沁园，张家顧，夏文水.曱壳素/壳聚糖及其衍生物与血液的相 互作用U].中国药科大学学报，2011(01).[4]
车小琼，孙庆申，赵凯.曱壳素和壳聚糖作为天然生物高分子材料
的研究进展高分子通报，2〇〇8(〇2).
豸洚成仏• 5