海藻酸鈉聚合物具通過(guò)纏繞包裹作用束縛蛋白酶，阻止其與底物的接觸，從而實(shí)現(xiàn)抑制酶解作用。
　　或許在不久的將來(lái)，糖尿病患者無(wú)需注射胰島素，口服一種長(zhǎng)效降糖藥物即可恢復(fù)到正常血糖水平。
　　然而，海藻酸鈉這一海洋生物多糖材料要想在生物醫(yī)藥領(lǐng)域大施拳腳，仍然有許多障礙亟待清理。
　　或許在不久的將來(lái)，糖尿病患者無(wú)需注射胰島素，口服一種長(zhǎng)效降糖藥物即可恢復(fù)到正常血糖水平。
　　這一愿景正是基于中科院大連化學(xué)物理研究所研究員馬小軍課題組的一項(xiàng)最新研究：海藻酸鈉形成的聚合物具有抑制胰蛋白酶酶解的新生物學(xué)特性。
　　在馬小軍看來(lái)，這一首次發(fā)現(xiàn)將為解決蛋白與多肽類藥物口服提供新策略，未來(lái)十年，海藻酸鈉基的醫(yī)療器械、生物制品等也將因此進(jìn)入高速發(fā)展的軌道。
　　不過(guò)，愿景雖好，海藻酸鈉這一海洋生物多糖材料要想在生物醫(yī)藥領(lǐng)域大施拳腳，仍然有許多障礙亟待清理。
　　來(lái)自海洋的饋贈(zèng)
　　近年來(lái)，隨著開(kāi)發(fā)海洋資源的興起，海藻酸鹽、殼聚糖、瓊脂糖等來(lái)源于海洋生物的多糖材料逐漸進(jìn)入公眾視線。
　　而一些具有醫(yī)藥價(jià)值的海洋多糖材料，由于取自天然材料且具有良好的生物相容性、降解性、可塑性、價(jià)格低廉等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，繼而成為生物醫(yī)用材料領(lǐng)域競(jìng)相追捧的“香餑餑”。
　　最具代表性的就是來(lái)自褐藻的天然多糖——海藻酸鈉。
　　“海藻酸鈉分子與鈣離子相遇，瞬間就會(huì)發(fā)生凝膠化反應(yīng)?！瘪R小軍告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，具有聚陰離子的海藻酸鈉，可通過(guò)二價(jià)或三價(jià)離子移變，這種依賴于離子移變的凝膠在0℃~100℃都能保持穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)。
　　正是基于海藻酸鈉理想的凝膠化性能，形成的水凝膠還具有保水能力強(qiáng)、強(qiáng)度適中、易于加工成型等特點(diǎn)，如今已成為制造齒科印跡材料、止血敷料、創(chuàng)傷敷料的主角。
　　而將海藻酸鈉加工成微球后，還能用于介入治療栓塞劑、軟組織增強(qiáng)劑、組織細(xì)胞移植免疫隔離載體、組織工程支架材料等，將其改性修飾后還可制成藥用輔料、藥物緩控釋載體材料等。
　　不久前，一項(xiàng)最新研究成果又將海藻酸鈉的應(yīng)用推向高峰。
　　馬小軍課題組首次發(fā)現(xiàn)了海藻酸鈉形成的聚合物具有抑制胰蛋白酶酶解這一新的生物學(xué)特性。該聚合物通過(guò)纏繞包裹作用束縛蛋白酶，阻止其與底物的接觸，從而實(shí)現(xiàn)抑制酶解作用。
　　據(jù)課題組工作人員介紹，他們以活性蛋白藥物胰島素為模型，以海藻酸鈉為蛋白酶抑制劑，通過(guò)體外酶解實(shí)驗(yàn)表明，該抑制劑可有效阻止胰蛋白酶對(duì)口服藥物的酶解，其抑酶效率約為現(xiàn)有同類商品的400倍。
　　在清華大學(xué)材料科學(xué)與工程系教授崔福齋看來(lái)，海藻酸鈉能夠抑酶這一新特性也是發(fā)展蛋白及多肽類藥物的長(zhǎng)效緩釋載體所需的必要條件。
　　“胰島素藥物試驗(yàn)表明，海藻酸鈉聚合物緩釋速度是常規(guī)方法的四百分之一，這可能為糖尿病患者制造長(zhǎng)效降糖藥物提供思路，改天天用藥為每周甚至更長(zhǎng)時(shí)間用一次藥?！贝薷｝S對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者說(shuō)。
　　而在馬小軍看來(lái)，海藻酸鈉材料還將會(huì)從全新的視角為腫瘤、糖尿病等多種疾病提供新的治療手段。
　　“基于海藻酸鈉的微膠囊技術(shù)，我們將SPF豬胰島細(xì)胞成功應(yīng)用于胰島素依賴型糖尿病患者的血糖糾正，患者不再注射胰島素，且不需要免疫抑制劑，即可恢復(fù)到正常血糖水平?！?br/>　　馬小軍表示，目前，澳洲的LCT公司已將該技術(shù)在新西蘭和阿根廷開(kāi)始了Ⅱ期第二階段的臨床試驗(yàn)。而這種基于海藻酸鈉的微膠囊技術(shù)由于具有免疫隔離功能，還將為生物人工肝支持系統(tǒng)、帕金森等疾病治療帶來(lái)福音。
　　諸多問(wèn)題待解
　　海藻酸鈉作為食品添加劑已經(jīng)應(yīng)用了數(shù)十年，安全性也獲得了公眾的認(rèn)可。不過(guò)，要想將其應(yīng)用于要求嚴(yán)苛的醫(yī)用制品上，仍然面臨許多待解難題。
　　馬小軍稱，用于體內(nèi)植入環(huán)境的海藻酸鈉材料，如介入治療栓塞劑、軟組織增強(qiáng)劑、組織細(xì)胞移植免疫隔離載體等，材料自身的物化性質(zhì)就必須要滿足Ⅲ類醫(yī)療器械標(biāo)準(zhǔn)的要求。
　　然而，由于海藻酸鈉是提取自海洋生物的材料，本身殘留的蛋白、多酚以及提取過(guò)程中由外界帶入的內(nèi)毒素等雜質(zhì)很多，這就成為影響其生物相容性、制約臨床應(yīng)用的主要因素。
　　“蛋白可引發(fā)海洋多糖生物醫(yī)用產(chǎn)品移植后的炎癥反應(yīng)及纖維化反應(yīng)，多酚對(duì)宿主的肝、腎臟、黏膜組織、神經(jīng)系統(tǒng)等都可造成嚴(yán)重?fù)p傷，而內(nèi)毒素還會(huì)使機(jī)體發(fā)熱、組織缺氧甚至休克、使肝腎損傷等。”馬小軍對(duì)記者坦言。
　　更重要的是，多糖及蛋白質(zhì)兩大分子的分子量、電荷以及電荷分布情況等化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了二者通過(guò)靜電相互作用會(huì)形成多糖—蛋白質(zhì)復(fù)合物，這就使得多糖中雜質(zhì)蛋白的脫除更加困難。
　　在馬小軍看來(lái)，在不改變多糖材料物化性能的前提下進(jìn)行高度純化技術(shù)的開(kāi)發(fā)以及在材料純化工藝放大過(guò)程中有效去除蛋白及內(nèi)毒素，保證產(chǎn)品達(dá)標(biāo)，都是開(kāi)發(fā)海藻酸鈉醫(yī)用材料所面臨的棘手難題。
　　而對(duì)于相關(guān)的下游企業(yè)來(lái)說(shuō)，除了開(kāi)發(fā)海藻酸鈉的藥物載體功能外，解決材料改性修飾過(guò)程的規(guī)?；糯笾苽涔に?，以及在保證藥用輔料質(zhì)量前提下，降低海藻酸鈉基材料的藥用輔料成本，都是大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化所面臨的主要問(wèn)題。
　　為了推動(dòng)海藻酸鈉材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用，馬小軍課題組綜合考慮多種影響因素，開(kāi)發(fā)出以吸附、膜分離、超速離心、選擇性沉淀等方法為主的海藻酸鈉材料分離純化集成技術(shù)與中試放大工藝，未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)高純度、性能可控、批次重復(fù)性好的組織工程級(jí)海藻酸鹽的公斤級(jí)制備及產(chǎn)業(yè)化。
　　在崔福齋看來(lái)，由于海藻酸鈉抑酶特性用途廣泛，這項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)還將會(huì)帶來(lái)巨大的潛在技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
　　（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2014-12-02 第8版 生物)