生物材料领域的前沿

壳聚糖是由N-乙酰基重复单元组成的多糖-2-氨基-2-D-吡喃葡萄糖和2-氨基-2-脱氧-D-吡喃糖通过β-（1→4）-糖苷键。这种生物聚合物是1859年发现的工业规模生产始于1971年。在过去20年中已观察到对壳聚糖基材料的兴趣。主要获得壳聚糖来自甲壳类动物的贝壳，但也可能有其他来源。一般来说，壳是进行脱盐、脱蛋白和除臭的顺序步骤获取甲壳素。然后通过甲壳素的碱性脱乙酰作用得到壳聚糖。这个壳聚糖的质量评估考虑了以下特性：，分子量、脱乙酰度和结晶度。这些特征是负责生物相容性、生物粘附性、溶解性和聚阳离子特性。壳聚糖的特性使其成为一种优良的生物聚合物以及具有吸引力的材料，可进行多种化学和物理改性，旨在多种应用。本章介绍了有关生物聚合物壳聚糖，包括定义、历史、主要来源、获取过程、，壳聚糖基材料的特性、性能及其无限潜力应用。

讨论了甲壳素和壳聚糖的存在，重点是主要生物材料用作工业原料生产前聚合物。一些目前对维持大规模生产并不重要的潜在资源生产也很突出。提取α-几丁质的主要步骤介绍了甲壳类动物壳和鱿鱼笔中的β-甲壳素及其讨论了其优缺点。Ndeacetylation法制备壳聚糖甲壳素的研究重点是基于热化学过程甲壳素的碱性处理。一些非常规流程也受到关注，主要是超声波辅助的脱乙酰化，这使得β-甲壳素转化为广泛脱乙酰化的高摩尔质量壳聚糖。主要甲壳素和壳聚糖的特性，即；平均乙酰化度（？DA），乙酰化模式（PA）、平均聚合度（？DA）和讨论了分散性（Ð）及其对一些聚合物性能的影响讨论。

壳聚糖是由甲壳素脱乙酰作用产生的一种天然聚合物。壳聚糖具有良好的生物相容性、生物降解性、抗菌性、创伤愈合特性和抗肿瘤作用。近年来，壳聚糖纳米纤维已成为有趣的是，由于其惊人的特性，例如，大的表面积与体积比以及具有非常小的孔径的高孔隙率。可以使用不同的方法。这些纳米纤维在包括过滤、，去除金属、药物输送、伤口敷料、细胞培养、组织工程、，化妆品、气体传感和催化。本章将讨论不同类型的由壳聚糖及其衍生物制成的纳米纤维，以及与几种聚合物的共混物。

生物相容性系统在几个领域取得的技术进步基于生物聚合物。在这种情况下，本章介绍了壳聚糖生物聚合物作为用于开发纳米颗粒和纳米胶囊的载体和基质。壳聚糖是自然界中丰富的天然生物聚合物，具有可再生性，生物相容性，具有止血和黏液粘附特性，是一个有趣的聚合物材料在纳米系统中的发展。大部分准备工作方法基于绿色路线，不存在有机溶剂和有毒物质代理人。壳聚糖基纳米颗粒系统可以通过简单易行的路线，应用于食品和营养等各个领域工业、农业、制药、医疗、可再生材料、受控递送、纳米封装、环境修复、吸附等。

一些旨在引入新功能的化学修饰本文讨论了壳聚糖特定性质的改进和/或开发。考虑到伟大可能的反应数量，重点只放在一些有代表性的壳聚糖上衍生物，展示阴离子、阳离子、两亲性和亲水性以及交联衍生物。主要合成路线讨论了用于制备这种壳聚糖衍生物的方法，以及它们的结构和物理化学表征以及在不同领域中的一些应用实例。母体壳聚糖特性、化学位点的影响取代基的改性、性质和含量对其性能的影响讨论了壳聚糖衍生物。壳聚糖衍生物的一些应用是也进行了讨论。

所有合成材料在使用前都需要进行表征。对于每种类型的应用都有许多可能使用的技术以确定特定材料特性及其在特定测试期间的行为。目前已合成了一系列壳聚糖基材料并应用于由于材料及其应用的多功能性，科学的各个领域都有。药物递送系统、细胞相互作用、体内研究、纳米粒子封装囊泡系统、废水处理和贵金属回收科学文献中发现的壳聚糖及其基材料的应用。因此，本章介绍了一系列用于描述材料，寻找与科学应用相关的技术。旨在确定新的机械和化学特性的分析介绍了材料，以及监测和评估相互作用的方法细胞与材料之间在细胞相互作用和体内系统中合成。

壳聚糖基材料在废水处理中的应用在过去几年中受到了相当大的关注。最常用的技术这就是吸附操作，通常使用活性炭作为吸附剂在工业废水处理系统中，因为它具有较大的比表面积表面积。然而，人们对吸附剂的利用越来越感兴趣来自染料/金属的可再生资源，从废水中去除。壳聚糖基材料因其含量高而被广泛用于去除重金属和染料氨基（-NH2）和羟基（-OH）官能团，它们作为吸附位点。本章介绍了壳聚糖基材料的一些应用对于染料/金属，从水介质中去除，提供使用间歇和连续吸附系统。吸附过程中参数的影响能力，如壳聚糖特性、工艺变量、化学相互作用介绍了吸附剂/吸附质、平衡、动力学和热力学，以及讨论。本章还介绍了平衡和动力学模型常用吸附剂和不同吸附剂的热力学研究壳聚糖基材料。讨论了几个示例以证明其通用性材料及其作为吸附剂的应用。解吸性能和与再生有关的聚合物结构参数以及介绍了新型吸附剂的发展。

药物输送领域的主要挑战之一是设计用于运输适量活性药物在体内的作用部位，并改善其通过控制释放速度、时间和地点来提高疗效。药物的分布不同于目标位置的组织是不必要的、浪费的，也是潜在的原因毒性。壳聚糖是一种来源于甲壳素的多功能亲水性多糖无毒、生物相容和可生物降解的聚合物科学利益，因为它在药物输送技术进步中的根本作用。这种天然生物聚合物激发了安全有效药物载体的开发系统由于其独特的物理化学和生物特性。阳离子除壳聚糖外，其特性归因于主链，在酸性条件下使其表面带正电荷；一个负责提高负载的重要需求能力，调整药物的释放曲线并增加溶解度。这个本章重点介绍基于壳聚糖的治疗系统的使用，包括颗粒，水凝胶、薄膜和支架，通过各种解剖途径，药物可能被引入人体，如口腔、鼻、眼、经皮和局部管理。

壳聚糖是唯一的假天然阳离子聚合物，由于其生物相容性、生物降解性、无毒性和抗菌活性由于其阳离子特性，被认为是获得食品包装，尤其是以可食用薄膜和涂层的形式。成功的食品用可食用薄膜和涂层的制造基于特定的生物聚合物应满足每种食品的功能特性，因为不同成分（纳米粒子、脂质、增塑剂、，蛋白质等）。添加这些化合物对薄膜有益产品，具有优越的功能特性，从而扩展了它们的应用。在本章重点介绍了壳聚糖基材料作为可食用薄膜的应用以及食品保护涂层。制造、机械性能和还讨论了薄膜和涂层的水蒸气渗透性（WVP）。

本章全面概述了壳聚糖膜在渗透汽化和渗透过程中的应用。渗透蒸发是一种广泛应用于挥发性液体混合物分离的膜工艺。分离溶剂在从化学到食品和药品。研究工作的主要重点集中在聚合物膜：新型聚合物材料的研究通过致密聚合物的组分传输及其应用描述。壳聚糖膜，由于其亲水性、生物相容性和易于改性已广泛应用于许多渗透汽化过程。这个不同种类壳聚糖的制备及应用概述膜，例如交联、混合、混合、接枝和壳聚糖膜多孔载体，用于分离各种溶剂。的进展渗透汽化的研究、挑战和机遇以及前景并对该技术进行了讨论。