羧甲基壳聚糖是一种重要的水溶性壳聚糖衍生物，有许多医学功效，如促进创面愈合、止血、抑制瘢痕、镇痛和抑菌作用，另外在化工、环保、保健品方面也有广泛的应用。羧甲基壳聚糖具备良好的生物相容性和生物降解性，在水凝胶和愈合创伤类生物材料中广泛应用，也被广泛应用于组织工程基质材料；此外，羧甲基壳聚糖很容易加工成纳米颗粒，使其更适用于药物递送，生物成像，生物传感器和基因疗法；近年来羧甲基壳聚糖在绿色化学方面也有很多应用。因其独有的生物特性，羧甲基壳聚糖在生物医学和制药领域有广泛的应用。

中文名称:羧甲基壳聚糖

英文简称:CMCS

英文名称:Carboxymethyl chitosan

CAS:83512-85-0

羧甲基壳聚糖也可像羧甲基甲壳素的制备那样，在碱的存在下用氯乙酸与之反应而得到，但羧甲基甲壳素的羧甲基是在糖残基的C6-OH上发生取代，有少量羧甲基在C3-OH上发生取代，生成的是O-羧甲基甲壳素。壳聚糖的情况则要复杂-些，羧甲基既会在-OH上发生取代，也会在-NH上发生取代，生成O-羧甲基和N-羧甲基壳聚糖，实际上有如下几种可能的取代情况:C6-O-羧甲基、C2-N_羧甲基、C3-O-羧甲基、C6-O， C2-N-羧甲基、C6-O， C3- O， C2-N-羧甲基等。由于C3上的位阻效应以及C2和C3之间的分子内氢键，使C3位上的羧甲基化较难发生，所以羟基上的羧甲基取代，C3-O-羧甲基较少一些，而以C6-O-羧甲基为主。对于C6-OH与C2--NH来说，在碱性条件下羧甲基在羟基上的取代活性要高于氨基，因此，当取代度小于1时，羧甲基的取代主要是在羟基上而不是氨基上，只有取代度接近1和高于1时，才会同时在氨基上发生羧甲基取代，形成O,N-羧甲基壳聚糖。羧甲基壳聚糖的水溶性，除了因为它是一种羧酸钠盐而溶于水外，还有一个原因是羧甲基的导入，破坏了壳聚糖分子的二次结构，使其结晶度大大降低，几乎成为无定形。

(1)将壳聚糖溶于稀乙酸中，用过量的丙酮沉淀，得到壳聚糖乙酸盐，转入带有搅拌的反应瓶中，加入一定量的NaOH溶液和异丙醇，边搅拌边滴加氯乙酸的异丙醇溶液，控制反应温度为70℃，反应数小时，冷却至室温，用稀酸调pH值至中性，用85%甲醇洗涤，干燥，即得羧甲基壳聚糖。

(2)将纯化好的壳聚糖装入带有搅拌的反应瓶中，加入一定量的20%NaOH溶液和异丙醇，在室温下搅拌60min，然后滴加氯乙酸的异丙醇溶液，在室温下反应5h，然后用稀盐酸中和至pH值为7，用丙酮沉淀产物，过滤，用85%甲醇溶液洗涤直至无氯离子，再用无水甲醇洗涤，60℃下真空干燥，即得产品。

(3)将2鲍壳聚糖加到200mL正丁醇中，室温搅拌溶胀20min，分6次加入lOmol/L NaOH溶液，每次50mL, 40min一次，最后一次加完后再搅拌40rnin，得到碱性壳聚糖，然后把24g固体氯乙酸分5次加入，5min一次，在55~75℃搅拌反应3h，接着加入17mL水，用冰醋酸调pH值至7，抽滤，用70%甲醇300mL分次洗涤，抽干后，再用300mL无水乙醇分次洗涤，于60℃真空二干燥，得产品。羧甲基化反应温度分别为55℃, 60℃, 65℃, 70℃和75℃，产量分别为31. 0g,33.8g, 36.58, 34.0g和33.2g, 65℃时最高。

(4)把甲壳素于一定温度下在40%~60%NaOH溶液中浸泡0. 5~5h，然后边搅拌边加入氯乙酸，再在0~70℃反应0. 5~5h，碱酸质量比控制在(1.2~1.6):1，在0-80℃保温5~36h，然后用稀盐酸中和，分离产物，用75%乙醇溶液洗涤，于60℃干燥。这个方法也可制备羧甲基壳聚糖。

(5) 15g壳聚糖先在50%(w/w) NaOH溶液中碱化，然后加150mL异丙醇搅拌，加入18g氯乙酸，在65℃反应2h，用酸中和，70%甲醇多次洗涤，然后溶于水中，再用丙酮沉淀，过滤，用无水乙醇反复洗涤，过滤，真空干燥，得到精制的羧甲基壳聚糖。

(6) 3g粉状壳聚糖悬浮于100mL浓度分别为25%, 30%, 35%,40%的NaOH溶液中，加入5g氯乙酸与冰醋酸的混合液(摩尔比为1:1)，在30℃下反应，每隔1h加入5g氯乙酸与冰醋酸的混合液搅拌反应6h，最后用盐酸中和，过滤，用甲醇反复洗涤，干燥，得产物。

(7) 10g壳聚糖溶于1000mL 1%乙酸溶液中，加入200mL氯乙酸钠(氯乙酸用氢氧化钠溶液中和)及50%氢氧化钠溶液150mL，室温间歇搅拌反应4h，用酸中和停止反应，离心分离沉淀，溶于碱，过滤，滤液再中和，离心分离沉淀，用甲醇洗涤，干燥，得产物。

(8)超声波法制备羧甲基壳聚糖，可显著缩短反应时间，提高羧甲基的取代度。将0. 5g壳聚糖与5mL异丙醇、10ml 30 %NaOH溶液混合，再加入溶于10ml异丙醇的氯乙酸(壳聚糖与氯乙酸的质量比为1：4~5)，在三角瓶中摇荡几分钟后，置于超声波清洗器中，用水作振荡介质，调节输出功率40W，升温到60℃反应3h，之后倾去上层清液，向粘状物中加入40ml水，充分搅拌溶解，用1000盐酸中和到pH值为7,滤去不溶物，滤液中加入适量甲醇沉淀，过滤，无水乙醇洗涤，100℃烘干，即得产物。

以上8种方法，各不相同，各有利弊，可以选择使用。

促进创面愈合

刘万顺等研究发现羧甲基壳聚糖能够促进成纤维细胞和表皮角质形成细胞生长，并且分子量为3KD左右的羧甲基壳聚糖促进两种细胞生长作用与bFGF和EGF相当。羧甲基壳聚糖通过促进成纤维细胞增殖和提高巨噬细胞吞噬能力，能有效加快创面修复过程。羧甲基壳聚糖提高TGF-β1和IL-6水平也可加速创面愈合。羧甲基壳聚糖通过刺激成纤维细胞中的IL-8、巨噬细胞中的TNF-α和损伤皮肤中的MMP-1来调节胶原蛋白的分泌，有助于减少疤痕的形成。这些研究揭示了羧甲基壳聚糖对伤口愈合作用的潜在机制。

抑制瘢痕增生作用

Xi-Guang Chen, Zhen Wang, Wan-Shun Liu（刘万顺）等研究发现羧甲基壳聚糖能显著促进正常皮肤成纤维细胞的增殖，但抑制瘢痕疙瘩成纤维细胞的增殖。羧甲基壳聚糖浓度越高（在5μg/ml-250ug/ml范围内），对正常皮肤成纤维细胞的初始作用越强，浓度越低（100μg/ml和500μg/ml比较），对正常皮肤成纤维细胞的影响时间越长。较低分子量的羧甲基壳聚糖具有显著的双重活性。羧甲基壳聚糖通过抑制I型胶原的分泌，降低瘢痕疙瘩成纤维细胞I型/III型胶原的比例;对正常皮肤成纤维细胞I型、III型胶原分泌无影响。

镇痛作用

Huang Shuya, Liu Wanshun等建立大鼠Ⅱ度烧伤模型，于烧伤创面涂抹3%羧甲基壳聚糖生理盐水溶液，经酶联免疫吸附法检测血液中致痛因子舒缓激肽和5-羟色胺的浓度，二者均有明显下降。这些结果表明，羧甲基壳聚糖具有明显的镇痛作用。

止血作用

Fu Dawei,Liu Wanshun(刘万顺)等建立大鼠肝素化肝脏出血模型，即在术前为大鼠皮下注射低分子量肝素钠，然后剪除部分肝脏，造成出血模型，然后将羧甲基壳聚糖包裹于出血创面。结果表明，羧甲基壳聚糖能快速止血，且止血机制不依赖于低分子量肝素。

抗菌抗感染

夏文水、吴焱楠研究认为，相对分子量为1500的脱乙酰壳聚糖对大肠杆菌的抑制效果最强，随着分子量增大，则抑菌作用下降。正光华发现，脱乙酰壳聚糖对金黄葡萄球菌、大肠杆菌、小肠结尖耶尔氏菌、鼠伤寒沙门氏菌和李斯特单核增生菌，均有较强的抑制作用。中国纺织大学吴清基教授已成功地将羧甲基壳聚糖制成无纺布、流延膜、涂层纱布等多种医用敷料用于临床，其中羧甲基壳聚糖与醋酸制成的无纺布透气透水性能极佳，用于大面积烧伤烫伤，抗感染和促进伤口愈合效果很好。

抗肿瘤

刘万顺等研究羧甲基壳聚糖对肿瘤的生长的影响。体外实验表明，羧甲基壳聚糖对正常肝细胞L02的增殖具有显著促进作用，但对3株肿瘤细胞Bel-7402、SCG-7901及Hela的增殖表现出轻微抑制作用。

降血糖

陕西科技大学来水利、王克玲 在其文献中，列举了大量的实例及有关科研人员的报道。甲壳胺的衍生物水溶性壳聚糖，对降血糖、胰岛细胞增殖、胰岛素分泌作用显著。

安全性研究

刘万顺等对羧甲基壳聚糖的毒理学进行了研究，进行了急性皮肤毒性实验、急性经口毒性实验和长期经口毒性实验，结果表明羧甲基壳聚糖为无毒性产品，这就为羧甲基壳聚糖作药剂辅料、食品添加剂、化妆品添加剂等的应用提供了理论依据。

其他

张桂英等证明，脱乙酰壳聚糖具有良好的抗辐射性能。蒋莉等研究表明，脱乙酰壳聚糖能保护肝脏，提高肝脏抗氧化能力。沈阳铁路总医院高风兰应用脱乙酰羧甲基壳聚糖口服治疗心绞痛5人、心律失常4人、顽固性心衰4人，均收到满意疗效。此外，某些羧甲基壳聚糖衍生物能结合Fe2+，增强胃肠道的吸收功能，用于治疗铁缺乏症。