• 强亲水性: 每个葡萄糖单元上都含有多个羟基(-OH)，使其能够与水分子形成强烈的氢键作用，这是其高水溶性的基础。
• 链柔顺性: 主链的α-1,6-糖苷键相比于纤维素的β-1,4-糖苷键，具有更高的旋转自由度，使得葡聚糖分子链在溶液中非常柔顺。
• 电中性: 葡聚糖链不带任何电荷，这使其在生理环境中具有很低的非特异性相互作用，是其优异生物相容性的重要原因。

• 高水溶性: 不同分子量的葡聚糖都具有极好的水溶性，可以形成澄清、粘稠的溶液。
• 生物可降解性: 葡聚糖可以被肝脏、脾脏等器官中的葡聚糖酶缓慢降解为葡萄糖。
• 分子量依赖的体内行为: 这是葡聚糖应用的核心。
  • 低分子量 ( 可以通过肾小球过滤，从尿液中快速清除。
  • 高分子量 (> 50 kDa): 无法通过肾脏排出，在血液中停留时间较长，主要通过酶解缓慢清除。
• 可交联性: 链上的大量羟基可以与交联剂（如环氧氯丙烷）反应，形成三维网络水凝胶。

葡聚糖的功能化主要通过化学修饰来实现，其丰富的羟基是进行各种化学反应的理想“手柄”。

通过化学修饰，可以赋予中性的葡聚糖骨架全新的电荷特性或功能。

• DEAE-葡聚糖 (DEAE-Dextran): 通过将二乙氨基乙基(DEAE)基团引入葡聚糖链，可以得到一种聚阳离子衍生物。DEAE-葡聚糖是早期被广泛使用的体外基因转染试剂。
• 羧甲基葡聚糖 (CM-Dextran): 通过将羧甲基引入，可以得到一种聚阴离子衍生物。CM-葡聚糖具有pH响应性，并被广泛用于构建生物传感器表面。
• 葡聚糖硫酸酯 (Dextran Sulfate): 将葡聚糖高度硫酸化后，得到一种强聚阴离子，其结构和电荷在一定程度上模拟了肝素，具有抗凝血活性。

葡聚糖是构建高分子-药物共轭物的经典亲水骨架。

• 铁-葡聚糖 (Iron Dextran): 这是最成功的葡聚糖药物共轭物。通过将氢氧化铁(III)的核心与葡聚糖的“保护壳”络合，形成一个稳定的、可注射的铁制剂，用于治疗人和动物的缺铁性贫血。
• 荧光标记葡聚糖 (FITC-Dextran): 将荧光素(FITC)等染料共价连接到不同分子量的葡聚糖上，可以得到一系列荧光探针。这些探针被广泛用于细胞生物学研究，作为分子量标准，用于测定细胞层或组织的通透性。

葡聚糖是一种卓越的保护剂，其保护功能源于其亲水性、生物相容性和形成稳定基质的能力。

葡聚糖是稳定无机纳米颗粒（特别是氧化铁）的经典涂层材料。

• 铁-葡聚糖复合物: 在可注射铁剂中，葡聚糖分子在氢氧化铁纳米核心的周围形成一层厚厚的、高度水合的亲水保护层。这层保护层通过空间位阻作用，有效防止了纳米颗粒在生理盐浓度的血液中发生团聚，并屏蔽了铁核心，使其能够缓慢释放，降低了游离铁的毒性。

葡聚糖是有效的冷冻保护剂和冻干保护剂，用于保护蛋白质、酶和细胞等生物制剂。

• 作用机理: 在冷冻或冷冻干燥过程中，葡聚糖可以与生物大分子表面的水分子形成氢键，形成一个高粘度的、非晶的玻璃态保护基质。这个基质可以阻止破坏性的冰晶的形成和生长，并维持蛋白质的天然构象，从而在储存和复水后保持其生物活性。

这是葡聚糖在临床医学中最经典、最重要的应用。

• 工作原理: 在失血、烧伤或手术等导致的休克状态下，快速恢复有效的循环血容量至关重要。将特定分子量的葡聚糖溶液（特别是葡聚糖40和葡聚糖70）通过静脉输注，这些大分子由于无法轻易穿过血管壁，会留在血管内，通过提高血浆的胶体渗透压（或称“肿瘤压”），将组织间隙中的水分“虹吸”回血管中，从而快速、有效地扩充血浆容量。
• 葡聚糖40 vs. 葡聚糖70: 葡聚糖40（平均分子量40 kDa）扩容效果快但持续时间短（2-4小时），因为它会逐渐被肾脏清除；葡聚糖70（平均分子量70 kDa）扩容效果更强且持续时间更长（约6小时）。

交联的葡聚糖微球是现代生物化学的基石之一。

• 尺寸排阻色谱法: 将葡聚糖与环氧氯丙烷交联，可以制备出具有特定孔径范围的多孔微球，商品名为Sephadex®。这些微球被填充在色谱柱中，用于凝胶过滤色谱（或称尺寸排阻色谱）。当生物分子混合物流经色谱柱时，大分子无法进入微球的孔道，只能从微球间隙中快速流出；而小分子则可以进入孔道，路径更长，流出更慢。通过这种简单的原理，可以高效地根据分子大小对蛋白质、核酸等进行分离、纯化和脱盐。

除了扩容作用，葡聚糖40还具有改善微循环和预防血栓的治疗效果。

• 作用机理: 葡聚糖可以通过多种机制发挥抗血栓作用：
  • 降低血液粘度: 通过稀释血液来改善血流。
  • 抑制红细胞聚集: 减少血液“淤积”。
  • 抑制血小板功能: 葡聚糖可以吸附在血小板和血管内皮表面，降低血小板的粘附和聚集能力。
• 临床应用: 在血管外科、显微外科和器官移植等手术中，用于预防深静脉血栓和动脉血栓的形成。

葡聚糖的亲水性、生物可降解性和丰富的可修饰位点使其成为构建高分子-药物共轭物的理想骨架。

• 高分子前药: 将化疗药物通过一个可被肿瘤微环境（如低pH或特定酶）切断的连接臂，共价连接到葡聚糖骨架上。这可以提高药物的溶解度，延长其循环时间，并通过EPR效应实现对肿瘤的被动靶向。

可光交联的葡聚糖水凝胶在组织工程和3D生物打印中显示出巨大潜力。通过对葡聚糖进行化学修饰（如引入甲基丙烯酸酯基团），可以使其在细胞友好的蓝光和光引发剂的存在下，快速交联形成水凝胶，用于封装细胞和构建组织支架。

这是葡聚糖在临床应用中最主要、最严重的安全性问题。

• 机理: 少数人群（约0.03%）体内存在预先形成的、能识别葡聚糖α-1,6-糖苷键结构的抗葡聚糖抗体（主要是IgG类）。这些抗体可能来源于日常饮食中与某些细菌多糖的交叉反应。当这些病人输注葡聚糖时，抗体与多价的葡聚糖分子发生交联，会激活补体系统和肥大细胞，引发一场罕见但可能致命的严重过敏反应。
• 风险因素: 反应的风险与葡聚糖的分子量成正比。
• 规避策略: 在输注治疗剂量的葡聚糖之前，先静脉注射一小剂量的极低分子量“单价葡聚糖”（葡聚糖1，也称hapten-dextran）。这个小分子可以预先结合并中和掉血液中大部分的抗葡聚糖抗体，但由于其单价特性，不会引发交联和过敏反应，从而极大地降低了后续输注大分子葡聚糖时发生严重过敏的风险。

在高剂量下，葡聚糖的抗血栓作用会转变为出血风险。它可以通过降低VIII因子活性、干扰血小板功能等多种机制影响正常的止血过程。因此，在有出血倾向的病人中应慎用。

低分子量的葡聚糖（特别是葡聚糖40）主要通过肾脏清除。在脱水或肾功能不全的病人中，高浓度的葡聚糖可能在肾小管中析出，导致急性肾功能衰竭。因此，在使用期间必须保证病人充足的水分摄入。

葡聚糖不是通过化学聚合来“合成”的，而是一种通过特定微生物发酵生产的天然生物高分子。

工业上所有的葡聚糖都是通过在蔗糖培养基中培养特定的乳酸菌菌株来生产的。

1. 菌种: 最常用、研究最透彻的菌种是肠膜明串珠菌 (*Leuconostoc mesenteroides*) 的特定菌株（如B-512F）。
2. 酶: 该细菌能分泌一种关键的胞外酶——葡聚糖蔗糖酶 (Dextransucrase)。
3. 反应机理: 葡聚糖蔗糖酶以蔗糖 (Sucrose) 为唯一的底物。它首先将蔗糖水解为葡萄糖和果糖。然后，它以“乒乓”机制，将葡萄糖单元一个接一个地加成到一个增长的葡聚糖链的末端，形成α-1,6-糖苷键主链。同时，果糖被释放到培养基中。细菌自身的其它转移酶则负责在主链上形成α-1,3-连接的支链。

发酵得到的天然葡聚糖分子量极高（可达数千万）。

• 纯化: 首先通过乙醇沉淀等方法将粗葡聚糖从发酵液中分离纯化。
• 水解与分级: 然后，通过精确控制的酸水解，将高分子量的葡聚糖降解成较小的片段。最后，通过分级沉淀或色谱技术，分离出具有特定分子量范围的级分，如医用的葡聚糖40和葡聚糖70。

这是定义葡聚糖身份和功能的最关键参数。

• 凝胶渗透色谱-多角度光散射联用 (GPC-MALS): 这是测定葡聚糖这类多糖绝对分子量的黄金标准方法。GPC负责按尺寸分离，而MALS检测器可以直接测定每个流出组分的重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)和尺寸(Rg)，无需依赖标准品。
• 特性粘度 (Intrinsic Viscosity): 是工业上表征和比较不同批次葡聚糖分子量最常规、最经济的方法，其结果与粘均分子量(Mv)相关。

• 核磁共振波谱 (NMR): ¹H-NMR和¹³C-NMR是确认葡聚糖化学结构最权威的工具。通过分析异头质子/碳区 (anomeric region) 的信号，可以清晰地识别出主链的α-1,6-连接（~4.96 ppm for H-1）和支链的α-1,3-连接（~5.31 ppm for H-1）的特征信号。通过对这些信号峰进行精确的积分，可以定量地计算出支链的百分比。

• 内毒素检测: 对于所有注射级的葡聚糖，必须使用鲎试剂法 (LAL test) 进行严格的细菌内毒素检测，以确保其热原含量低于药典规定的安全限值。

葡聚糖是表面工程领域一种经典的、高效的“抗污染涂层”和“生物功能化平台”，其核心作用是利用其亲水性、电中性和丰富的羟基来构建高性能的生物界面。

将葡聚糖通过化学方法共价接枝到各种材料（如金、二氧化硅、玻璃、聚合物）表面，可以形成一层致密的、高度水合的“高分子刷”。

• 工作原理: 这层亲水且电中性的葡聚糖刷层，可以通过空间位阻和形成致密水化层的熵效应，有效地抵抗蛋白质、细胞和细菌的非特异性吸附。
• 应用: 用于改善生物传感器、医疗植入物、微流控芯片和纳米颗粒的生物相容性，最大限度地减少生物噪音和异物反应。

这是葡聚糖在表面工程中最成功的商业化应用之一，特别是在表面等离振子共振 (SPR) 生物传感器中（如Biacore®系统）。

• 三维水凝胶基质: 传感器的金芯片表面通常包被一层羧甲基葡聚糖(CM-Dextran)。这层CM-葡聚糖形成一个三维的水凝胶基质。相比于二维平面，这个三维基质极大地增加了表面积，可以固定更多的生物配体（如抗体），从而显著放大了传感信号。同时，其水凝胶环境也为固定的蛋白质提供了一个更天然、更具活性的微环境。
• 共价固定平台: CM-葡聚糖的羧基可以被经典的EDC/NHS化学激活，用于方便、稳定地共价连接各种含有伯胺基的生物分子。