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《水溶性低分子量殼聚糖及其殼聚糖磺酸鹽衍生物的制備與研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要隨著生物醫(yī)用材料及各種人工器官、輔助裝置、緩釋降解載體、微囊的研究成功和應(yīng)用，高分子材料以其優(yōu)良的機械性能和化學(xué)性能受到了廣泛的關(guān)注。生物醫(yī)學(xué)高分子材料在直接或間接與人體接觸時，必須要具有良好的生物或組織相容性。制造人工心臟、人工血管、人工腎的輔助裝置及各種與血液直接接觸的導(dǎo)管、膜、功能性支架等醫(yī)用裝置的生物醫(yī)用材料必須具備優(yōu)良的血液相容性，特別是抗凝血性能。現(xiàn)在臨床上應(yīng)用最廣泛的抗凝血劑是肝素，它具有抗凝、抗血栓、抗炎、抗過敏、抗病毒和降血脂等多種生物功能，但它主要是由豬、羊等動物的小腸粘膜及肝、肺經(jīng)提取精制而成，價格昂貴，而且
2、在臨床應(yīng)用時伴有出血、血小板減少、骨質(zhì)疏松等副作用，但到目前為止，尚無一種能夠完全替代它的產(chǎn)品。殼聚糖由于具有與肝素相類似的主鏈結(jié)構(gòu)，并且資源豐富、價格低廉，有良好的生物相容性，是制備類肝素物質(zhì)的基礎(chǔ)。本文以殼聚糖為基礎(chǔ)，對水溶性低分子量殼聚糖、殼聚糖磺酸鹽等殼聚糖衍生物的制備進行了探索性的基礎(chǔ)研究。研究了水溶性低分子量殼聚糖對真菌的抑菌殺菌性能，殼聚糖磺酸鹽的血液相容性，殼聚糖膜交聯(lián)度和膜的機械性能、溶脹性的關(guān)系。通過過氧化氫溶液對殼聚糖進行解聚，調(diào)節(jié)殼聚糖脫乙酰度、反應(yīng)溫度和過氧化氫濃度可以得到不同分子量的水溶性良好的低分子量殼聚
3、糖。水溶性的低分子量殼聚糖不僅具有殼聚糖優(yōu)良的生物相容性和其它特性，而且由于有著良好的水溶性，擴大了殼聚糖的應(yīng)用范圍，使其具有某些新的獨特性能，可抑制腫瘤生長，降低肝臟和血清中的膽固醇，增強免疫力和抵抗疾病的能力。以脫乙酰度為91％的殼聚糖為原料，過氧化氫濃度在1．0M，反應(yīng)溫度50℃時反應(yīng)4h，可得到分子量在10，000左右的水溶性殼聚糖。本文對過氧化氫解聚殼聚糖的機理進行了詳細的研究，發(fā)現(xiàn)解聚后得到的水溶性低分子量殼聚糖，分子主鏈結(jié)構(gòu)與高分子量殼聚糖相同，殼聚糖分子量的減小是由于13(1．÷4)糖苷鍵的斷裂造成。從FT-IR、1H
4、-NMR、XRD分析結(jié)果推斷出了解聚的反應(yīng)機理：過氧化氫裂解出具有高活性的羥基自由基HO．，弓I起了降解反應(yīng)的發(fā)生。在殼聚糖晶區(qū)，降解過程遵循剝落機理，非晶區(qū)遵循穿透機理。結(jié)晶殼聚糖的降解首先發(fā)生在殼聚糖表面，當(dāng)外層降解到足以溶解在反應(yīng)介質(zhì)中時，剝落進入溶液，然后殼聚糖的降解再以同樣的方式繼續(xù)。而非晶態(tài)殼聚糖在降解過程中被反應(yīng)介質(zhì)快速穿透，生成水溶性殼聚糖。現(xiàn)有研究對殼聚糖抑制真菌的能力少有研究，本文選擇了六種常見農(nóng)業(yè)真菌，分別研究了不同分子量殼聚糖對它們抑菌殺菌性能的影響，以期能使殼聚糖在生物農(nóng)藥開發(fā)和果蔬保鮮等研究領(lǐng)域中提供實驗數(shù)
5、據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，不同分子量的殼聚糖對毛霉和黑根霉沒有抗菌性能，這可能是與這兩種真菌具有氣生性特點有關(guān)。面對青霉、番茄灰霉、甘菜黑斑及西瓜炭疽都有抗菌殺菌性能，并且殼聚糖分子量越小，抗菌性能越顯著，殼聚糖濃度的增大也可提高其抗菌性能。不同分子量的殼聚糖最佳抗菌濃度都在10mg／ml。殼聚糖溶液的pH值在6．0左右時，有較高的抑菌性。分子量為8000的殼聚糖分子對番茄灰霉和黑根霉的殺菌效果最顯著。殼聚糖磺酸鹽是制各類肝素藥物的基礎(chǔ)，極有希望成為肝素的替代物，磺酸基團在不同的位置可能對其抗凝血活性有影響。因此，本文設(shè)計了不同的反應(yīng)過程，使磺化
6、取代反應(yīng)定向地發(fā)生在殼聚糖不同的活性官能團上，分別得到6．O．殼聚糖磺酸鹽、3,6．O．殼聚糖磺酸鹽、N．殼聚糖磺酸鹽和非定向殼聚糖磺酸鹽。FT-IR、CP／MAS13C-NMR分析結(jié)果表明，磺酸基團確實按設(shè)想定位取代在殼聚糖鏈上。通過溶血實驗和復(fù)鈣實驗，對殼聚糖磺酸鹽對紅細胞的破壞及對血漿蛋白變異性兩方面進行評價。結(jié)果表明，6．O．殼聚糖磺酸鹽、3，6．O．殼聚糖磺酸鹽和非定位殼聚糖磺酸鹽都具有較高的抗凝血活性，在與血液接觸的過程中，對紅細胞破壞和引起纖維蛋白原沉淀作用都較小。N．殼聚糖磺酸鹽由于含S量較小，水溶性較差，無法進行溶血
7、和復(fù)鈣實驗，這和它的結(jié)構(gòu)分析結(jié)果相一致。在本實驗中，6．O．殼聚糖磺酸鹽對紅細胞的破壞作用最小。殼聚糖磺酸鹽的抗凝血研究顯示，殼聚糖磺酸鹽有較強的抗凝血活性，可望作為肝素的一種新型替代產(chǎn)品。未交聯(lián)的殼聚糖膜易溶于酸，機械強度差，需經(jīng)過交聯(lián)以提高性能。交聯(lián)的主要目的是使產(chǎn)物不溶解，甚至溶脹也很小，性質(zhì)穩(wěn)定，這對于它們被用作層析的載體或作固定化酶載體十分重要。利用戊二醛作交聯(lián)劑的殼聚糖膜的溶脹性，結(jié)晶度和機械性能，隨著戊二醛用量的改變會有所不同。通過對殼聚糖交聯(lián)膜進行XRD定量分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)戊二醛濃度在0．0625％時，其膜的結(jié)晶度為18．
8、22％，低于未交聯(lián)時的26．9l％，此時膜的溶脹性能上升，但機械強度有所下降：隨著戊二醛濃度的增加，膜的結(jié)晶度上升，溶脹度下降，機械性能提高，當(dāng)戊二醛濃度在2．5％時出現(xiàn)峰值，機械性能最好。當(dāng)濃度大于2．5％時，膜的結(jié)晶
