CN1425695A

CN1425695A - 两性壳聚糖及其制备方法

Info

Publication number: CN1425695A
Application number: CN 03100640
Authority: CN
Inventors: 周永国; 杨越冬
Original assignee: HEBEI VOCATIONAL TECHNOLOGY NORMAL COLLEGE
Current assignee: HEBEI VOCATIONAL TECHNOLOGY NORMAL COLLEGE
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2003-06-25

Abstract

一种新的、具有生物活性的化合物——两性壳聚糖，具有和壳聚糖相同的链结构，通过将壳聚糖分子中的羟甲基转变成羧基而得到。其合成方法是将部分或全部脱去乙酰基的壳聚糖在稀酸溶液中充分溶涨或溶解，在不断搅拌下向其中通入氮的氧化物、亚硝酸或硝酸，随着反应进行，体系的粘度和pH值不断下降，体系粘度或pH值的变化反映反应进行的程度。反应达到一定程度后，停止通入氧化剂，将体系减压除去溶于其中的气体后，得到两性壳聚糖溶液，将其蒸发浓缩或向其中加入乙醇、丙酮等有机溶剂都可使两性壳聚糖沉淀析出。可用上面反应式表示。

Description

两性壳聚糖及其制备方法

所属技术领域

本发明涉及一种新的、具有生物活性的化合物——两性壳聚糖，及利用氧化剂高选择性地氧化壳聚糖分子中的羟甲基使之成为羧基的方法。两性壳聚糖的两性结构及相应的性质比带单一电荷的聚电解质更接近核酸、蛋白质等生物高分子，因此，两性壳聚糖较壳聚糖具有更高的生物相容性。

背景技术

壳聚糖是一种由虾、蟹等贝类壳中提取的具有生物活性的天然碱性多糖，由于其聚阳离子电解质的特征，血液相容性较差。为增加其血液相容性，多是将其与聚阴离子电解质如肝素类物质接枝形成复合物，或用硫酸磺化使壳聚糖转变成两性聚电解质，其反应的选择性不好。本发明利用一高选择性氧化剂将壳聚糖分子中的羟甲基(-CH₂OH)氧化成羧基(-COOH)得到两性壳聚糖。由于两性壳聚糖同一分子链上同时含正(-NH₃ ⁺)、负电荷(-COO^-)基团，其两性结构及相应的性质比带单一电荷的聚电解质更接近天然的生物高分子，具有更高的生物相容性。有关两性壳聚糖的合成、性质及其在工业、生物医学、农业等方面的应用必将引起人们的广泛重视。

发明内容

壳聚糖是甲壳素(化学名为2-乙酰氨基-2-脱氧-β-(1，4)-D-葡聚糖)部分或全部脱去乙酰基后的产物，可用下面的结构式表示：

两性壳聚糖是壳聚糖分子中的羟甲基被氧化成羧基，可用下面的结构式表示：

为提高壳聚糖的生物相容性，本发明利用一高选择性氧化剂，方便快捷地将壳聚糖分子中氨基葡萄糖单元或乙酰氨基葡萄糖单元的第六位羟甲基氧化成羧基，使其变为分子中既有大量氨基(-NH₂)又有大量羧基(-COOH)的两性多糖——两性壳聚糖。由于其结构和性能与核酸、蛋白质等相似，两性壳聚糖较壳聚糖具有更高的生物相容性。

本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：将部分或全部脱去乙酰基的壳聚糖在稀酸溶液中充分溶涨或溶解，在不断搅拌下向其中通入氮的氧化物、亚硝酸或硝酸，随着反应进行，体系的粘度和pH值不断下降，体系粘度或pH值的变化反映反应进行的程度。反应体系pH值达到1～4后停止通入氧化剂。将体系减压除去溶于其中的气体后，将反应混合物蒸发浓缩或向其中加入乙醇、丙酮等有机溶剂都可使两性壳聚糖析出。

本发明的有益效果：氧化剂选择性高，反应速度快且易于控制，无三废排放，产品的生物相容性好。

结合分子式对本发明进一步说明：

壳聚糖是氨基葡萄糖以β-1，4-苷键连接起来的碱性多糖(见1)，在酸性溶液中溶涨以后以聚阳离子电解质的形式存在(见2)，氮的氧化物、亚硝酸和硝酸可选择性氧化溶涨后壳聚糖分子中氨基葡萄糖单元或乙酰胺基葡萄糖单元第六位羟甲基成羧基，生成两性壳聚糖(见3)。

具体实施方式

称取一定量的壳聚糖浸泡于一定浓度的稀酸中，不断搅拌使之充分溶涨或溶解后，边搅拌边向其中通入氮的氧化物或硝酸，随着反应进行，体系的pH值和粘度均下降。达到一定程度后，停止通入二氧化氮，减压除去溶于其中的氮的氧化物，得到两性壳聚糖溶液，将其蒸发浓缩或向其中加入乙醇、丙酮等有机溶剂，两性壳聚糖即可析出。

实例1：取2～10g壳聚糖浸于100～150mL 0.1～1.0mol·l^-1的醋酸中，搅拌使之充分溶涨后，边搅拌边向其中加入稀硝酸，体系pH值下降到1～4后或粘度下降一定程度后停止加入稀硝酸，减压除去溶于其中的气体，得到两性壳聚糖水溶液。将其减压蒸发浓缩，得到两性壳聚糖。

实例2：取2～10g壳聚糖浸于100～150mL 0.1～1.0mol·L^-1的醋酸中，搅拌使之充分溶涨后，边搅拌边向其中通入二氧化氮气体，体系pH值下降到1～4后或粘度下降一定程度后停止通入二氧化氮，减压除去溶于其中的气体，向其中加入丙酮、乙醇等有机溶剂，两性壳聚糖即沉淀析出。

实例3：取2～10g壳聚糖浸于100～150mL 0.1～1.0mol·L^-1的醋酸中，搅拌使之充分溶涨后，边搅拌边向其中通入一氧化氮和空气，体系pH值下降到1～4后或粘度下降一定程度后停止通入气体，减压除去溶于其中的气体，得到两性壳聚糖水溶液。

Claims

1.一种具有生物活性的化合物——两性壳聚糖，其特征是由部分或全部脱去乙酰基的壳聚糖制得，具有壳聚糖的基本链结构，分子中部分或全部羟甲基(-CH₂OH)变成羧基(-COOH)，既具有如下的结构特征：

R＝-COOH或-CH₂OH或-COO- R′＝-NH₂或-NHCOCH₃或-NH₃ ⁺

2.两性壳聚糖的制备方法，其特征是：氮的氧化物、亚硝酸或硝酸作为氧化剂，氧化溶涨或溶解后的壳聚糖分子中的羟甲基(-CH₂OH)成羧基(-COOH)，生成两性壳聚糖。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是壳聚糖为部分或全部脱去乙酰基，氧化完成后壳聚糖分子中部分或全部羟甲基转变成羧基。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征是氮的氧化物为一氧化氮、三氧化二氮、二氧化氮、四氧化二氮、五氧化二氮。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征是壳聚糖在稀有机酸或稀无机酸溶液中充分溶涨或溶解后，边搅拌边通入氧化剂，体系的pH值变化或粘度变化标志反应进行的程度。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征是反应可在室温或加热的条件下进行。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征是反应可在常压或加压的条件下进行。