一種水溶性殼聚糖的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明制備了一種水溶性殼聚糖，其特征在于其特征在于該水溶性殼聚糖以殼聚糖作為主要組分，以小分子改性劑作為第二組分，在一定條件下（如：添加活化劑、PH值改變等），得到無(wú)需有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸的幫助即可直接溶于水，并具有大量羧基、氨基、羥基等易改性基團(tuán)的水溶性殼聚糖。該水溶性殼聚糖具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能、生物相容優(yōu)良，化學(xué)改性提供了一系列具有特定應(yīng)用的水溶性殼聚糖，拓寬了其在藥學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、生物技術(shù)、組織工程等領(lǐng)域的應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】一種水溶性殼聚糖的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水溶性殼聚糖的制備方法，特別是一種組織工程用水溶性殼聚糖及其制備方法，涉及殼聚糖改性【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]殼聚糖是由自然界廣泛存在的幾丁質(zhì)經(jīng)過(guò)脫乙酰作用得到的，化學(xué)名稱為聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。殼聚糖具有良好的生物活性和物理機(jī)械性能，因此受到廣泛的關(guān)注。近年來(lái)被普遍應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化工、化妝品、水處理、金屬提取及回收、生化和生物醫(yī)學(xué)工程等諸多領(lǐng)域，并取得重大進(jìn)展。
[0003]殼聚糖相較幾丁質(zhì)，由于脫乙酰作用的進(jìn)行其水溶性已經(jīng)得到了一定的提高，然而殼聚糖仍然不能直接溶于水，只能溶于一些稀的無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸水溶液中，這在很大程度上限制了其的應(yīng)用。目前對(duì)于水溶性殼聚糖的定義很多，包括一、能溶于水的殼聚糖；二、能溶于水的殼聚糖鹽酸鹽；三、能溶于水的羧甲基殼聚糖；四、能溶于水的低分子甲殼素；五、能溶于水的低分子殼聚糖。殼聚糖的優(yōu)良機(jī)械性能是基于其較大的分子量而存在的，低分子水溶性殼聚糖顯然不具有這一優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，將殼聚糖用于組織工程、藥物控釋等方面時(shí)，使用有機(jī)無(wú)機(jī)酸來(lái)幫助其溶解會(huì)帶來(lái)很大的負(fù)面問(wèn)題。基于以上兩點(diǎn)，我們得到的水溶性殼聚糖必須在不損失其機(jī)械性能的前提下可以直接溶于水。
[0004]脫乙酰化得到的殼聚糖不僅降低了結(jié)晶度，提高了可溶性，同時(shí)殼聚糖分子鏈上的羥基、乙酰氨基、氨基等賦予了殼聚糖更大的化學(xué)改性潛力。針對(duì)殼聚糖的化學(xué)改性并不影響其分子鏈的基本骨架，因此能最大限度地保持其物理化學(xué)性能及生物化學(xué)性能，同時(shí)改性引入的新基團(tuán)可提高殼聚糖的部分性能進(jìn)而使其產(chǎn)生新的應(yīng)用。殼聚糖的改性提供了一系列具有特定應(yīng)用的水溶性殼聚糖，拓寬了其在藥學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、生物技術(shù)、組織工程等領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，在不影響殼聚糖原有物理機(jī)械性能及生物化學(xué)性能的前提下，通過(guò)對(duì)其分子鏈上氨基、羥基、乙酰氨基的化學(xué)改性，提供一種機(jī)械性能更好，生物相容性優(yōu)良的真正意義上的水溶性殼聚糖。
[0006]本發(fā)明的目的之二在于提供該水凝膠的制備方法。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種水溶性殼聚糖的制備方法，其特征在于具有以下工藝過(guò)程:以殼聚糖作為主要組分，以改性劑有機(jī)酸中的乳糖酸、乳酸、丁二酸酐；環(huán)氧類中的環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙醇、環(huán)氧丁二酸；以及乙醛酸等作為第二組分；改性得到水溶性良好，并具有羧基、氨基、羥基等基團(tuán)的水溶性殼聚糖；
a.以水溶性有機(jī)酸作改性劑:稱取0.2g殼聚糖，將其溶于lwt%的乙酸或者乳酸水溶液中，配制濃度為1?丨％的殼聚糖水溶液；加入上述一種有機(jī)酸改性劑充分混勻并攪拌30分鐘；隨后加入活化劑1-羥基苯并三唑(HOBT)或者N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)，溶解完全后再加入碳二亞胺活化劑活化羧基；碳二亞胺活化劑的用量為HOBT或者NHS的5-10倍；水溶性有機(jī)酸改性劑的用量為殼聚糖的1-12倍，依取代度而定；
b.以環(huán)氧類作改性劑:稱取0.2g殼聚糖，將其溶于lwt%的乙酸水溶液中，充分?jǐn)嚢?，配制濃度?被％的殼聚糖水溶液；加入上述一種環(huán)氧類改性劑，充分混合后調(diào)節(jié)體系PH值(視改性基團(tuán)類別而定，PH為7，改性殼聚糖上的氨基；PH大于10，則改性殼聚糖上的羥基)進(jìn)行開(kāi)環(huán)反應(yīng)，取代殼聚糖上的氨基，生成羥基；
c.以乙醛酸作改性劑:稱取0.2g殼聚糖，將其溶于1被％的乙酸水溶液中，配制濃度為lwt%的殼聚糖水溶液；加入摩爾數(shù)為殼聚糖3-6倍的乙醛酸，醛基與殼聚糖上的氨基發(fā)生席夫堿反應(yīng)，得到含羧基的水溶性殼聚糖。
[0008]本發(fā)明制得的水溶性殼聚糖可直接溶于去離子水中，改性過(guò)程中很少發(fā)生分子鏈斷裂，所以仍具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)，針對(duì)性選擇改性小分子的類型，可賦予水溶性殼聚糖不同類型的活性基團(tuán)，為后續(xù)的應(yīng)用提供了良好的活性位點(diǎn)。該發(fā)明提供了一種生物相容性優(yōu)良，適用范圍廣，水溶性較好的殼聚糖材料，在組織工程、藥物控釋、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0010]實(shí)施例一
采用有機(jī)酸乳糖酸作為改性劑。
[0011]稱取0.75g乳糖酸與50ml去離子水混合均勻,稱取0.5g脫乙酰度大于95%殼聚糖，將其溶于上述乳糖酸溶液中。加入活化劑0.54gN-羥基琥珀酰亞胺，完全溶解后調(diào)節(jié)PH到5.8，加入活化劑1.1Sgl- (3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺，完全溶解后常溫反應(yīng)72h。反應(yīng)結(jié)束后將溶液裝入透析袋透析凍干，得到乳糖酸改性的殼聚糖，改性率約為70%，乳糖酸含有大量羥基，所得水溶性殼聚糖具有良好的水溶性。
[0012]實(shí)施例二
采用有機(jī)酸丁二酸酐作為改性劑。
[0013]稱取0.5g脫乙酰度大于95%殼聚糖，加入40ml濃度為lwt%的乙酸水溶液，充分?jǐn)嚢枞芙?，加?0ml甲醇用于稀釋殼聚糖水溶液，混合均勻后即加入2g 丁二酸酐，攪拌反應(yīng)24h，反應(yīng)結(jié)束后加入等體積丙酮，過(guò)濾得到沉淀，將沉淀再次溶于去離子水中并裝入透析袋，透析三天后取出凍干，得到羧基化水溶性殼聚糖。
[0014]實(shí)施例三
采用有機(jī)酸乳酸作為改性劑。
[0015]取Iml乳酸與60ml去離子水混合均勻得乳酸水溶液，稱取Ig脫乙酰度大于95%殼聚糖，充分?jǐn)嚢枞芙狻＜尤牖罨瘎?.42gl-羥基苯并三唑，待其完全溶解后再加入活化劑
2.64gN, N-二異丙基碳二亞胺，攪拌反應(yīng)12h后，取出透析凍干。所得羥基化水溶性殼聚糖改性率約為74%。
[0016]實(shí)施例四
采用環(huán)氧類中的環(huán)氧丙醇作為改性劑。[0017]稱取Ig脫乙酰度大于95%殼聚糖，加入100ml濃度為lwt%的乙酸水溶液，充分?jǐn)嚢枞芙猓尤?ml環(huán)氧丙醇，混合均勻后調(diào)節(jié)PH到7左右，反應(yīng)24h后加入等體積丙酮，過(guò)濾得到沉淀，將沉淀溶于去離子水中，溶解后裝入透析袋透析凍干，得到的殼聚糖氨基被取代成為鄰羥基結(jié)構(gòu)，滴定得改性度為84%，水溶性優(yōu)良。鄰羥基的存在，使其可進(jìn)一步進(jìn)行氧化改性，得到選擇性氧化的水溶性殼聚糖。
[0018]實(shí)施例五:
采用乙醛酸作為改性劑。
[0019]稱取0.4g脫乙酰度大于95%殼聚糖，加入50ml濃度為lwt%的乙酸水溶液，充分?jǐn)嚢枞芙?，加?.32g乙醛酸，混合均勻后反應(yīng)12小時(shí)，加入等體積丙酮，過(guò)濾得到沉淀，將沉淀溶于去離子水中，溶解后裝入透析袋透析凍干，得到的殼聚糖氨基被取代為羧基，改性接近完全。該反應(yīng)效率很高，得到的大量羧基使殼聚糖具有多樣的后續(xù)改性方式。
【權(quán)利要求】
1.一種水溶性殼聚糖的制備方法，其特征在于具有以下工藝過(guò)程:以殼聚糖作為主要組分，以改性劑有機(jī)酸中的乳糖酸、乳酸、丁二酸酐；環(huán)氧類中的環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙醇、環(huán)氧丁二酸；以及乙醛酸等作為第二組分；改性得到水溶性良好，并具有羧基、氨基、羥基等基團(tuán)的水溶性殼聚糖。
2.a.以水溶性有機(jī)酸作改性劑:稱取0.2g殼聚糖，將其溶于lwt%的乙酸或者乳酸水溶液中，配制濃度為1?丨％的殼聚糖水溶液；加入上述一種有機(jī)酸改性劑充分混勻并攪拌30分鐘；隨后加入活化劑1-羥基苯并三唑(HOBT)或者N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)，溶解完全后再加入碳二亞胺活化劑活化羧基；碳二亞胺活化劑的用量為HOBT或者NHS的5-10倍；水溶性有機(jī)酸改性劑的用量為殼聚糖的1-12倍，依取代度而定； b.以環(huán)氧類作改性劑:稱取0.2g殼聚糖，將其溶于lwt%的乙酸水溶液中，充分?jǐn)嚢?，配制濃度?被％的殼聚糖水溶液；加入上述一種環(huán)氧類改性劑，充分混合后調(diào)節(jié)體系PH值(視改性基團(tuán)類別而定，PH為7，改性殼聚糖上的氨基；PH大于10，則改性殼聚糖上的羥基)進(jìn)行開(kāi)環(huán)反應(yīng)，取代殼聚糖上的氨基，生成羥基； c.以乙醛酸作改性劑:稱取0.2g殼聚糖，將其溶于1被％的乙酸水溶液中，配制濃度為lwt%的殼聚糖水溶液；加入摩爾數(shù)為殼聚糖3-6倍的乙醛酸，醛基與殼聚糖上的氨基發(fā)生席夫堿反應(yīng)，得到含羧基的水溶性殼聚糖 。
【文檔編號(hào)】C08B37/08GK103483469SQ201310443441
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】顏世峰, 張?chǎng)? 孫園園, 王滔滔, 尹靜波 申請(qǐng)人:上海大學(xué)