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生物医学高分子材料
生物医学高分子材料
沈新元
一．概论
生物材料（biomedicalmaterials）包括生物医学材料、生物模拟材料和仿生设计新材料。
生物医学材料是用于生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料。
生物模拟材料是模拟生物的机能的一类功能材料，如透析膜。
仿生设计新材料是仿效生物体的结构与功能设计的新材料，将是今后发展的方向之一。
生物医学材料包括金属生物医学材料、无机非金属生物医学材料和高分子生物医学材料。
高分子生物医学材料也称医用高分子（Biomedica1Polymer）材料，它是一类用于临床医学的高分子及其复合材料，是生物医学材料的重要组成部分，是用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断检查、治疗疾患等医疗保健领域，并要求对人体组织、血液不产生不良影响。
其研究内容包括两个方面，一是设计、合成和加工符合不同医用目的的高分子材料与制品；二是最大限度地克服这些材料对人体的伤害和副作用。
生物医学高分子材料发展动力来自医学领域的客观需求。
当人体器官或组织因疾病或外伤受到损坏时，迫切需要器官移植。
然而，只有在很少的情况下，自体器官（如少量皮肤）可以满足需要。
采用同种异体移植或异种移植，往往具有排异反应，严重时导致移植失败。
在此情况下，人们自然设想利用其他材料修复或替代受损器官或组织。
早在公元前4000年前，古埃及人就曾使用亚麻和由天然粘合剂粘合的亚麻来缝合伤口，以使伤口能及时愈合。
在公元3500年前，古埃及人又用棉花纤维、马鬃缝合伤口。
至公元前600年，古印度人在类似的情况下采用马鬃、棉线和细皮革条等。
肠衣线和蚕丝，大致分别在2世纪和11世纪才被应用于伤口缝合。
在19世纪，手术缝合线已成为医用纤维的主要使用形式。
进入20世纪，随着高分子科学迅速发展，新的合成高分子材料不断出现，从而带动了生物医学高分子材料的发展，为医学领域提供了更多的选择余地。
另一方面，自20世纪50年代初以来，由于人们在合成及加工技术和消毒技术等方面取得了成足的进步，因此生物医用高分子材料的发展更加迅速。
人工血管、人工肾、人工肺、人工肝等人工器官，先后试用于临床。
20世纪60年代以前，主要是医生根据特定需求从已有的生物医学高分子材料中筛选出合适的材料加以应用。
由于这些材料不是专门为生物医学目的设计合成的，在初步试用中发现了许多问题，如凝血问题、炎症反应与组织病变问题，补体激活与免疫反应问题等。
至60年代，人们意识到必须在一开始就针对医学应用的客观需要，设计合成高分子新材料。
从70年代始，高分子科学家和医学家积极开展合作研究，医用高分子材料快速发展起来，并不断取得成果，复杂手术技术的发展进一步促进了生物医学高分子材料使用量的增长。
在80年代，发达国家的医用高分子材料产业化速度加快，基本形成了一个崭新的生物材料产业，生物医学高分子材料产业是其中重要的一个分支。
我国生物医学高分子材料的研究总体上起步于改革开放以后，并取得了一批研究成果。
进入90年代，更多的基础研究成果和实用技术涌现出来，使我国的生物医学高分子材料研究水平接近国际水平，并在部分领域达到国际先进水平。
目前，我国的生物医学高分子材料产业正在孕育之中，一批生物医学高分子材料和器件（器官）正在实现产业化。
二、对生物医学高分子材料的基本要求
生物医学高分子材料是直接用于人体或用于与人体健康密切相关的目的，因此进入临床使用阶段的生物医学高分子材料必须满足某些一般和特殊的要求。
不然，用于治病救命的生物医学高分子材料会引起不良后果。
对生物医学高分子材料的性能的要求比较复杂，它随使用的目的、显示的功能、与生物体是否接触、接触时间的长短等因素而异。
具体来说，对生物医学高分子材料性能的要求如下。
（一）对生物医学高分子材料本身性能的要求
1．耐生物老化
对于长期植入的生物医学高分子材料，例如人工腱用聚乙烯纤维，生物稳定性要好而且不对宿主产生有害反应。
但是，对于暂时植入的生物医学高分子材料，例如手术缝合线、牙周再生片等用聚乙交酯-丙交酯纤维，则要求能够在确定时间内降解为无毒的单体或片断，通过吸收、代谢过程排出体外。
因此，耐生物老化只是针对某些医学用途的纤维材料的一种要求。
2．物理和力学稳定性
针对不同的用途，在使用期内生物医学高分子材料的强度、弹性、尺寸稳定性、耐曲挠疲劳性、耐磨性应适当。
例如，当用涤纶作人工韧带时，应该用断裂强度高的工业丝作为原料。
对于某些用途，还要求具有界面稳定性。
3．易于加工成制品
4．材料易得，医用价格适当
5．便于消毒灭菌
（二）对生物医学高分子材料的人体效应的要求
异体材料与生物接触时，在生物体方面往往出现血栓、炎症、毒性反应、变态反应以及致癌等各种生物化学性拒绝反应。
所以作为生物医学高分子材料必不可少的条件是生物相容性。
生物相容性是一个描述生物医学材料与生物体相互作用情况的概念。
如果说某种材料的生物相容性好，是指这种材料能够与肌体相互适应，即材料对肌体没有显著或严重的不良反应，肌体也不引起材料性能的改变。
由于不同类型的生物医学高分子材料在医学中的应用目的不同，生物相容性又具体化为硬组织相容性、软组织相容性、血液相容性。
硬组织替代或修复材料必须具有良好的硬组织相容性，能与骨骼或牙齿相互适应。
软组织替代或修复材料应具有适当的软组织相容性，材料在发挥其功能的同时，不对邻近软组织（如肌肉、肌腱、皮肤、皮下等）产生不良反应。
凡是与血液接触的材料必须具有良好的血液相容性，不引起凝血、溶血，不影响血相。
其实，只要生物医学高分子材料与肌体某部位接触，必然会相互影响。
反之，材料本身也有可能在生物体的作用下发生结构、功能变化。
导致材料与生物体相互影响的原因，在于生物体处于动态平衡之中。
一旦材料进入体内，就会使这种动态平衡遭到破坏，肌体就会做出反应。
这种反应的严重程度或这种反应是向正向性还是向负向性发展，决定着材料的生物相容性。
生物相容性包括血液相容性、组织相容性和生物降解吸收性。
1．血液相容性
血液相容性指材料与血液接触时，不发生溶血或凝血。
血液流动一般在以下两种情况发生异常：
一是血管损伤，血液进入组织就会自动凝血；二是当血液与异物如血管内表面以外的材料接触时，可能会产生溶血或在异物材料表面凝结产生血栓即凝血。
显然，后一种情况是生物医学高分子材料植入人体或与血液接触时容易发生的问题。
凝血过程是一个非常复杂的生物化学变化过程，既与血液中的多种成分如血浆蛋白质、凝血因子、血小板等有关，也与异物材料的结构相关。
前者是生物体自身固有的，这就要求生物医学高分子材料要有与良好的抗血栓性能和一定的抗凝血时间相适应的结构。
大量的科学研究表明，材料的抗血栓性能，直接与其表面结构相关。
例如在涤纶的表面蒸镀一平滑碳膜层后，具有与生物活体状态相近的负电位和电导率，可以提高材料的抗血栓性能；若在涤纶的表面于-1000C温度下涂覆上超低温各向同性碳素，用作人造血管的材料，则显示出良好的抗血栓性能。
甲壳素及其衍生物是天然的抗凝血物质，因此甲壳素及其衍生物纤维本身具有良好的抗凝血性能。
对于无抗凝血性能的生物医学高分子材料，在其表面浸渍涂覆或化学键合接枝上甲壳素及其衍生物或其它天然抗凝血物质，可形成生物化表面，使它们具有抗凝血性能。
例如，我们研制的聚乙交酯-丙交酯（PGLA）缝合线的涂层采用甲壳素进行涂层，使缝合线既柔软、光滑，又具有良好的抗凝血性能。
采用缓释肝素方法，可使生物医学高分子材料和血液在接触界面上只生成一个很薄的血栓层，而后内皮细胞、纤维芽细胞在这血栓层上粘附、生长、繁殖，从而在生物医学高分子材料的表面形成与血管内膜相同的伪内膜，因而具有抗凝血性。
2．组织相容性
组织相容性是指材料与血液以外的生物组织接触时，材料本身的性能满足使用要求而对生物体无刺激性、不使组织和细胞发生炎症、坏死和功能下降，并能按照需要进行增殖和代谢。
因为异体材料与生物活体组织接触时，二者相互影响发生各种各样的作用。
这些相互作用包括机械作用（摩擦、冲击、反复曲伸）、物理作用（溶出、吸附、渗透）、化学作用（分解、水解、氧化、修饰、腐蚀等）。
它既引起生物体方面发生变态反应、急慢性反应、血栓形成、急性炎症、催畸、致癌等排异反应以及促进组织功能恢复，免疫系统活化等医疗上的有效反应，也使材料在生物体内发生理化性质变化导致劣化、功能下降等。
因此，作为生物医学高分子材料除应具有良好的血液相容性外，还必须有组织相容性。
具体来说，要求生物医学高分子材料置于一般组织表面、器官空间组织内等处后，活体组织不发生排斥反应，材料自身也不因与活体组织、体液中多成分长期接触发生性质劣化，功能下降。
否则将会造成严重的后果。
例如，人工血管长期与血液接触时，由于生物活体内的脂质、蛋白质、钙等吸附、沉积、渗透等作用，使其丧失了弹性，变成动脉硬化型。
由此，生物医学高分子材料的组织相容性也是十分重要的。
3.生物降解吸收性
生物降解吸收性是指材料在活体环境中可发生速度能控制的降解，并能被活体在一定时间内自行吸收代谢或排泄。
这类材料用于只需要暂时存在体内最终应降解消失的医疗中，如吸收型缝合线等。
按照在生物体内降解方式可分为水解型和酶解型两种。
合成的聚乙交酯纤维、聚丙交酯纤维等属水解型，大多数天然高分子基纤维，例如骨胶原纤维、甲壳素及其衍生物等则属于酶解型。
它们都是在37。
C、近中性的活体环境中降解，其降解产物对机体无毒无刺激性，可直接排出体外或被吸收进一步参于生物体的新陈代谢。
生物吸收性纤维材料的生物吸收分为两个步骤：
降解和吸收。
前者往往涉及主链的断裂，使分子量降低，要求裂解生成的单体或低聚体无毒副作用，最常用的裂解反应为水解反应，包括酶催化水解和非酶催化水解。
从严格意义上讲，只有酶催化降解才称得上生物降解，但习惯上将两种降解统称为生物降解。
吸收过程是生物体为了摄取营养或排泄废物（通过肾脏、汗腺、或消化道）的正常生理过程。
生物医学高分子材料在体内降解以后，进入生物体的代谢循环。
这就要求生物吸收性纤维材料应当是正常代谢物或其衍生物通过可水解键型连接起来的。
例如，聚丙交酯纤维在体内的降解产物是二氧化碳和水，因此是理想的生物吸收性纤维材料。
而一般情况下，由C一C键形成的聚烯烃纤维材料在体内难以降解，只有某些具有特殊结构的聚合物能够被某些酶所分解。
用于生物组织治疗的生物吸收性纤维材料，其吸收速度必须与组织愈合速度同步。
人体中不同组织不同器官的愈合速度是不同的，例如表皮愈合需要3~10天，膜组织要15~30天，内脏器官1~2个月，硬组织2~3个月，较大器官的再生需要半年以上。
在组织或器官完全愈合之前，生物降解纤维材料必须保持适当的机械性能和功能。
生物组织愈合之后，植入的生物医学高分子材料应尽快降解并被吸收，以减少材料存在产生的副作用。
例如，我们研制的聚乙交酯－聚丙交酯手术缝合线的吸收周期为60天左右，完全能满足上述两方面的要求。
然而，大多数生物医学高分子材料只是缓慢降解，在失去功能之后还会作为废品存在相当长时间。
（三）具备效果显示功能
作为人工器官、组织、药物载体、临床检查诊断和治疗用生物医学高分子材料，除要求与生物体相互适应、融合共存外，还必须具有显示其医用效果的功能，即生物功能性。
由于使用的目的、各种器官在生物体外所处的位置和功能不同，对材料的要求也各有侧重，简单归纳如下。
1．可检查、诊断疾病
作生物传感器、医疗测定仪器零件和检查用生物医用纤维材料应具备这种功能。
如将由梅毒心磷脂、胆舀醇和卵磷脂组成的抗原材料固定在醋酸纤维膜上形成免疫传感器，可感知血清中梅毒抗体发生反应，产生膜电位，从而用来诊断梅毒。
2．可辅助治疗疾病
例如，由甲壳素纤维制成的医用敷料，除能保护伤口不受污染外，还能促进伤口愈合。
2．分别满足各脏器对维持或延长生命功能的性能要求
例如，作为人工肾透析器的材料，要有高度的选择透过功能；作为人工血管材料，要具有高度的机械性能和耐疲劳性能；作为人工皮肤材料，要具有细胞亲和性和透气性（例如，我们研制的甲壳素人工皮肤，是由甲壳素短纤维制成的非制造布，透气性十分优异）；作为人工血液，要具有吸、脱氧功能。
3．具备支持活体、保护软组织、脑和内脏的功能等
例如，由纤维制成的人工韧带、人造肌腱、人造肌肉、人造修补材料等应分别具有这些功能中的某些功能。
4．具备可改变药物吸收途径，控制药物释放速度、部位，并满足疾病治疗要求的功能
例如，多孔中空纤维作为药物控释体系的载体，可以控制药物的释放速度，增加药物对器官组织的靶向性，提高疗效，降低毒副作用。
（四）对生物医学高分子材料生产与加工的要求
除了对生物医学高分子材料本身具有严格的要求之外，还要防止在生物医学高分子材料生产、加工工程中引入对人体有害的物质。
首先，严格控制用于合成生物医学高分子材料的原料的纯度，不能代入有害杂质，重金属含量不能超标。
第二，生物医学高分子材料的加工助剂必须是符合医用标准。
例如，我们为PGLA纤维研制了专用油剂，并选择了PGLA缝合线的专用颜料，使PGLA纤维既能顺利进行后加工（拉伸、编织、织造），又使缝合线符合生物医学材料要求。
第三，对于体内应用的医用高分子材料，生产环境应当具有适宜的洁净级别，符合GMP标准。
总之，与其他材料相比，对生物医学高分子材料的要求是非常严格的。
一般的要求包括组成纯净、无毒、无过敏反应、无致癌因素和具有可消毒性，即指经过消毒处理后，其化学性质或物理性质不发生变化或变化很小。
在生物医学高分子材料进入临床应用之前，都必须对材料本身的物理化学性能、机械性能以及材料与生物体及人体的相互适应性进行全面评价，通过之后经国家管理部门批准才能临床使用。
对于不同用途的生物医学高分子材料，往往又有一些具体要求。
例如，对于用做修补心血管的纤维材料，不允许有血栓生成、破坏血细胞和酶、耗损血液中的电解质、具有逆免疫反应、改变血浆蛋白质的成分和损坏临近的组织。
对于用做替换心血管的用品，则要求有高的弹性、最佳的抗拉范围、最佳的回弹性和疲劳耐久性。
由于血液是在最苛刻的环境中工作的，因此作为心血管代用品，在使用中必须能够保持所要求的化学性质和物理性质。
对于用做矫形复合材料中的增强纤维，由于它工作在高负荷情况下，因此其最重要的要求之一是在规定的使用时期内能保持一定的力学性能。
对于用做人造血管的材料，则要求能保持一定的孔隙度和弹性。
对于用做缝合线的材料，由于必须要植入体内，并在一段时间内需维持一定的强度，所以还需要有一些特殊的要求。
许多研究者已经认识到，由于生体组织的不同部位各具有不同特性，要使手术缝合线在力学性能方面与其一致，就必须要求缝合线及其材料也具有相应的物理力学性能。
因此，对缝合线的评价不仅要象对纺织纤维那样考虑它的力学性能，而且必须要求它达到严格的生物学标准。
对于外科用手术缝合线通常要求进行以下项目的测试：
①通过做拉力试验测定其应力-应变性能，借以考察在低应变时的弹性和杨氏模量，以及屈服伸长和强度、断裂伸长和（或）断裂强度；②测试其打结抗拉强度，用以考察实际使用时在打有一定数量的结的情况下，缝合线的断裂强度；③缝合线（或打结）的可靠性，即缝合线和打结处在伤口愈合过程中促使生物体组织愈合的能力，如果打结处出现脱扣或断裂，可以造成伤口裂开或血管绑扎失败；④在植入体内后特定的或临界的时间内，必须能够保持其力学性能，或者其强度能按照所要求的曲线变化。
对于可吸收缝合线，其断裂强度保持（BSR）的临界时间大约是1~4周，对于不可吸收缝合线，则要求在一年或一年以上的时间内，保持其全部或大部分断裂强度。
三．生物医学高分子材料的种类
由于生物医学高分子材料由多学科参与研究工作，以致于根据不同的习惯和目的出现了不同的分类方式。
生物医学高分子材料随来源、应用目的、活体组织对材料的影响等可以分为多种类型。
目前，这些分类方法和各种生物医学高分子材料的名称还处于混合使用状态，尚无统一的标准。
（一）按来源分类
生物医学高分子材料包括金属生物医学高分子材料（如不锈钢丝）、无机非金属生物医学高分子材料（如氧化铝纤维）和高分子生物医学高分子材料。
其中高分子生物医学高分子材料按来源又可分为两类:
1．天然生物医学高分子材料
如胶原纤维、纤维素及其衍生物纤维、蚕丝、甲壳素及其衍生物纤维等。
2．合成生物医学高分子材料
有四种聚合物是专门为生物医学应用而开发的，他们是聚乙交酯（PGA）、聚（丙交酯）（PLA）、聚乙交酯-丙交酯（PGLA）、和聚-对-二氧杂环已酮（PDS）。
前三个聚合物都是聚（a-羟基酸）酯，PDS则是一种聚醚酯。
PGA、PLA、PGLA和PDS的化学结构式如下所示。
PGLA、PDS和PGA被用于生产可吸收的生物医学高分子材料。
PGA
PLA
PGLA
PDS
合成高分子生物医学高分子材料还有聚氨酯、硅橡胶、聚酯、聚酰胺等
3.天然生物组织与器官
天然生物组织用于器官移植已有多年历史，至今仍是重要的危重疾病的治疗手段。
天然生物组织包括：
①取自患者自体的组织，例如采用自身隐静脉作为冠状动脉搭桥术的血管替代物；②取自其他人的同种异体组织,例如用尸体的角膜治疗患者的角膜疾病;③来自其他动物的异种同类组织,例如采用猪的心脏瓣膜代替人的心脏瓣膜,治疗心脏病。
（二）按材料与活体组织的相互作用关系分类
采用该分类方式，有助于研究不同类型生物医学高分子材料与生物体作用时的共性。
1．生物惰性高分子材料
指在体内不降解、不变性、不引起长期组织反应的生物医学高分子材料，适合长期植入体内，例如聚丙烯纤维等。
2．生物活性高分子材料
指植入生物医学高分子材料能够与周围组织发生相互作用，一般指有益的作用，如金属丝植入体表面喷涂羟基磷灰石，植入体内后其表层能够与周围骨组织很好地相互作用，以增加植入体与周围骨组织结合的牢固性。
3．生物吸收高分子材料
又称生物降解高分子材料。
这类材料在体内逐渐降解，其降解产物被肌体吸收代谢，在医学领域具有广泛用途。
如胶原纤维、甲壳素及其衍生物纤维、聚乙交酯纤维、聚丙交酯纤维、聚（β-羟基丁酸）酯纤维等。
（三）按生物医学用途分类
采用此分类方法，便于比较不同结构的生物医学高分子材料对于各种治疗目的的适用性。
3．硬组织相容性生物医学高分子材料
主要包括用于骨科、齿科的高分子材料，要求具有与替代组织类似的机械性能，同时能够与周围组织结合在一起。
4．软组织相容性生物医学高分子材料
主要用于软组织的替代与修复，往往要求材料具有适当的强度和弹性，不引起严重的组织病变。
5．血液相容性生物医学高分子材料
用于制作与血液接触的人工器官或器械，不引起凝血、溶血等生理反应，与活性组织有良好的互相适应性。
4．药物和药物控释生物医学高分子材料
指本身具有药理活性或辅助其他药物发挥作用的生物医学高分子材料，随制剂不同而有不同的具体要求，但都必须无毒副作用，无热原、不引起免役反应。
为了便于对使用范围类似的不同材料与制品进行统一标准的安全性评价，还可以按生物医学高分子材料与肌体接触的部位和时间长短进行分类，分成长期植入生物医学高分子材料、短期植入（短期接触）生物医学高分子材料等。
四．主要生物可降解纤维材料
生物医学纤维的种类有许多，其中有些纤维不是专门用于医疗领域的，如棉纤维、真丝、粘胶纤维、聚酰胺纤维和聚丙烯纤维等。
关于这些纤维材料，在一些有关常规纤维的专著中已有详细介绍，本节不再赘述。
下面仅介绍几种主要用于医疗领域的生物可降解纤维材料。
（一）甲壳素类纤维
1．甲壳素及其衍生物概述
（1）甲壳素的存在
甲壳素又名几丁质、甲壳素、壳多糖，广泛存在于节足动物（蜘蛛类、甲壳类）的翅膀或外壳及真菌和藻类的细胞壁中在自然界中。
甲壳素的年生物合成量约100亿吨，是地球上除纤维素以外的第二大有机资源，是人类可充分利用的巨大自然资源宝库。
甲壳素经浓碱处理脱乙酰基即制得壳聚糖，又称脱乙酰甲壳素、可溶性甲壳素、粘性甲壳素、甲壳胺。
（2）甲壳素及壳聚糖的结构
甲壳素是由2-乙酰葡萄糖胺以β1-4苷键连结而成的线形氨基多糖。
甲壳素及壳聚糖的结构式见图1。
图1甲壳素、壳聚糖的结构
（3）甲壳素及壳聚糖的性质
甲壳素为白色无定形固体，约2700C分解，不溶于水、稀酸、稀碱以及醇醚等有机溶剂，能溶于含8％氯化锂的二甲乙胺酰（DMAC）或浓酸（如HC1，H2S04，H3PO4）以及无水甲酸。
吸水能力>50％，保湿能力强。
不同原料和不同制备方法所得产品的分子量、乙酰基值、溶解度、比旋度等有差异。
壳聚糖是含游离氨基的碱性多糖，为白色片状，约1850C分解，可溶于矿酸、有机酸及弱酸稀溶液或透明粘稠胶体。
因制备工艺条件不同，脱乙酰基程度由60％到100％，得到平均分子量不等、粘度不同的产品。
分子中因含有一OH、一NH极性基团，具较好的吸湿性、保湿性和增稠性。
甲壳素因乙酰氨基的存在，分子内氢键作用很强，较难进行苷键开裂。
壳聚糖由于有游离氨基，在酸性（HCI）水溶液加热到1000C即可水解所有的苷键，生成葡萄糖胺盐酸盐。
甲壳素含有乙酰基、羟基，壳聚糖含有羟基和氨基，二者可通过羟基、氨基的酰化、羟基化、氰化、醚化、烷化、硫酸酯化、接枝与交联等化学修饰生成系列衍生物（我们将它们统称为甲壳素类物质），这为甲壳素及壳聚糖的改性提供了方便。
通过化学改性，甲壳素和壳聚糖分子中引入了不同性质的基团（官能团），可得到不同性能和功效的甲壳素类物质，从而拓宽了甲壳素及壳聚糖的应用领域，提高了它们的应用价值。
甲壳素及壳聚糖及具良好的生物活性，主要表现在以下几个方面：
①抗菌、杀菌作用脱乙酰度为30％和70％的甲壳素能提高宿主抗Sendai病毒及大肠杆菌感染能力。
壳聚糖可抑制细菌、霉菌生长。
②抗肿瘤作用甲壳素可选择性地凝聚白血病的L1210细胞，Ehrlich腹水癌C，对正常的红血球骨髓细胞无影响。
③促进组织修复及止血作用甲壳素及其降解产物都带有正电荷，可以从血清中分离出血小板因子-4，增加血清中H6水平，或促进血小板聚集或凝血素系统。
作为止血剂有促进伤口愈合、抑制伤口愈合纤维增生、并促进组织生长的功能，对烧、烫伤有独特疗效。
④增强免疫力壳聚糖能增强巨噬细胞的吞噬作用和水解酶的活性，刺激巨噬细胞产生淋巴因子，启动免疫系统，且不增加抗体的产生。
此外，壳聚糖为天然抗酸剂，具中和胃酸、抗溃疡作用，还可降低肾病患者血清胆固醇、尿素及肌酸水平。
在医药、农药制剂开发中作缓释剂载体辅料，合成人工器官（人工皮肤、粘膜、腿、牙、骨）及骨固定棒材。
甲壳素／壳聚糖及其衍生物具良好的生物相容性和生物降解性，降解产物一般对人体无毒副作用，体内不积蓄，无抗原免疫性。
甲壳素及其壳聚糖在酸或酶的作用下，常温能发生水解，水解部位发生在甲壳素或壳聚糖分子中的-（1,4）糖苷键上，食用后的甲壳素及壳聚糖高聚物在胃内只有极少一部分发生分解，低分子量的甲壳素和壳聚糖在酸或酶的作用下分解得比较充分。
生物体中水解甲壳素的酶有甲壳素酶、壳聚糖酶、溶菌酶、N-乙酰葡萄糖胺酶等专一性酶和糖酶、蛋白酶、脂肪酶等三十余种部分或完全非专一性水解酶。
（4）甲壳素及壳聚糖的制备
生物体中甲壳素的合成部位在细胞膜内侧的细胞质上，一种被称为几丁体的颗粒内。
甲壳素在生物体内的合成是一个相当复杂的生物化学过程。
它采用的原料是葡萄糖，6-磷酸果糖和6-磷酸葡萄糖胺，这些物质在甲壳素合成酶的作用下完成合成反应，具体反应式为：
2nUDP-N-GlcNAc2nUDP（尿苷二磷酸）+[GlcNAc-（1,4）GlcNAc]n
实际生产中，甲壳素和壳聚糖通常是以虾蟹壳为原料，通过以下步骤制备的：
①原料预处理将虾蟹壳的肉质、污物尽可能剔除。
②浸酸取洗净的新鲜虾蟹壳，加HCl溶液浸泡，除去其中CaCO3、Ca3（PO4）2等矿物质成分
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