综述:葡聚糖基生物材料及其在生物医学领域的应用

【字体: 时间:2025年06月04日 来源:International Journal of Biological Macromolecules 7.7

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了天然多糖葡聚糖(glucan)在生物医学领域的应用潜力,重点探讨了其基于(1,3)、(1,4)、(1,6)糖苷键的结构特性,以及通过化学修饰构建前药(prodrug)、水凝胶(hydrogel)、胶束(micelle)等材料的策略,揭示了其在药物控释(drug-controlled release)、组织工程(tissue engineering scaffolds)和免疫调节(immunomodulators)中的创新价值。

  

Abstract
葡聚糖是由多个葡萄糖单元通过糖苷键连接形成的天然多糖,凭借其生物可降解性、生物相容性、生物活性及易修饰性,在生物医学领域备受关注。近年来,基于葡聚糖开发的生物材料(如前药、水凝胶、胶束等)在药物递送、组织工程和伤口愈合等方面展现出巨大潜力。本文综述了葡聚糖的提取与修饰方法,并重点探讨其作为药物控释系统、免疫调节剂等功能材料的应用前景。

Introduction
天然聚合物(如蛋白质、多糖)因其独特的生物学特性成为生物医学研究热点。其中,葡聚糖根据糖苷键类型可分为α-葡聚糖(如右旋糖酐dextran)和β-葡聚糖(如凝胶多糖curdlan)。α-葡聚糖以α-(1,4)或α-(1,6)键为主,而β-葡聚糖则通过β-(1,3)/β-(1,4)键连接。这种结构差异直接影响其溶解性、生物活性及医学应用场景。

Extraction, bioactivity, and modification of glucan
葡聚糖的提取主要来源于植物、微生物等天然产物,通过酸/碱处理或酶解法获得。化学修饰是其功能化的关键:羟基可氧化为醛基形成希夫碱(Schiff base),或通过辐射交联增强机械性能。例如,β-葡聚糖的β-(1,3)键可激活巨噬细胞TLR-2通路,赋予其免疫调节特性。

Glucan-based biomaterials
通过修饰可构建多样化材料:

  • 前药:葡聚糖-阿霉素偶联物通过EPR效应靶向肿瘤;
  • 水凝胶:高吸水性使其适用于伤口敷料(wound dressings);
  • 纳米粒:负载siRNA的葡聚糖微球用于基因递送。

Biomedical applications

  • 药物控释:pH响应型葡聚糖胶束在肿瘤微环境中释放药物;
  • 组织工程:β-葡聚糖支架促进软骨细胞增殖;
  • 免疫调节:酵母β-葡聚糖通过Dectin-1受体激活树突细胞。

Conclusion and outlook
未来需优化葡聚糖材料的标准化制备工艺,并探索其在基因治疗和3D生物打印中的潜力。多学科交叉将推动这一"绿色"材料走向临床转化。

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