氧化殼寡糖及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了氧化殼寡糖及其制備方法。本發(fā)明氧化殼寡糖是指殼寡糖糖單元中的2、3位碳碳鍵部分或全部被氧化成醛基所形成的物質(zhì)。本發(fā)明采用高碘酸鈉在避光條件下，選擇性氧化殼寡糖，經(jīng)過(guò)沉淀、分離、洗滌、干燥，制備出氧化殼寡糖。本發(fā)明氧化殼寡糖含有高度化學(xué)反應(yīng)活性的醛基，可以用作生物交聯(lián)劑、化學(xué)偶聯(lián)劑、微球交聯(lián)劑、固定化酶的交聯(lián)劑等，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、生物以及化工等領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】氧化殼寡糖及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氧化殼寡糖及其制備方法，應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)材料方面。
【背景技術(shù)】
[0002]生物材料(特別是天然組織來(lái)源的生物材料)的制備過(guò)程中，常常需要使用交聯(lián)劑。交聯(lián)可以解決生物來(lái)源材料的病菌傳播問(wèn)題、消除或降低免疫原性、改善物理機(jī)械性能、提高耐降解能力，大大拓寬生物材料的應(yīng)用范圍。交聯(lián)劑的毒性問(wèn)題，是決定生物材料是否安全、有效的關(guān)鍵因素。
[0003]目前常用的生物材料交聯(lián)劑按其來(lái)源可以分為兩類(lèi):一類(lèi)是人工合成的化學(xué)交聯(lián)劑，以戊二醛為代表；一類(lèi)是天然產(chǎn)物及其衍生物交聯(lián)劑，以京尼平為代表。合成交聯(lián)劑由于合成過(guò)程中反應(yīng)不完 全等原因，往往表現(xiàn)出一定的細(xì)胞毒性。如戊二醛的細(xì)胞毒性較大，且交聯(lián)材料易發(fā)生鈣化現(xiàn)象，使其應(yīng)用受到限制；而天然產(chǎn)物交聯(lián)劑相對(duì)毒性較低，生物相容性較好，應(yīng)用較為廣泛。如京尼平細(xì)胞毒性很低，交聯(lián)效果理想，但過(guò)于昂貴，難以規(guī)模化應(yīng)用，常限于實(shí)驗(yàn)研究。
[0004]采用化學(xué)的方法，將價(jià)廉易得的天然產(chǎn)物進(jìn)行處理，使其具有交聯(lián)性能，這樣既保證了生物相容性，又能降低價(jià)格，是生物交聯(lián)劑研究的新方向。
[0005]海藻酸鹽具有可降解性和高度的生物相容性、無(wú)免疫原性，相對(duì)價(jià)格低廉，被廣泛地應(yīng)用于組織工程和醫(yī)藥等領(lǐng)域。近年來(lái)，將海藻酸鹽氧化制備得到的海藻酸鈉被用作生物醫(yī)用材料交聯(lián)劑，取得了較好的效果(李莉，徐源廷，陳健，等.氧化海藻酸鈉交聯(lián)改性脫細(xì)胞基質(zhì)材料及其細(xì)胞相容性的研究.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志.2011，28 (6):1154-1158 ；Yang Hu, Lan Liu, Zhipeng Gu, et al.Modification of collagen with a natural derivedcross-linker, alginate dialdehyde.Carbohydrate Polymers, 2014,102:324 - 332)。殼聚糖也被用于制備氧化殼聚糖而應(yīng)用于生物材料領(lǐng)域(傅春梅，羅青樹(shù)，王亞娟，等.殼聚糖的氧化與羰基分析.皮革科學(xué)與工程.2012，22 (I):13-17 ;張婷，楊建紅，梁凱，等.殼聚糖氧化自組裝膜的制備及其性能.分析科學(xué)學(xué)報(bào).2007，23 (2):125-128)。
[0006]殼寡糖是由2 —10個(gè)氨基葡萄糖通過(guò)β-1，4-糖苷鍵連接而成的寡聚糖，也是天然糖類(lèi)中唯一大量存在的堿性氨基寡糖。它是殼聚糖降解的產(chǎn)物。具有水溶性好、安全無(wú)毒、易吸收等優(yōu)點(diǎn)，在保健品、營(yíng)養(yǎng)劑、食品添加劑、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑及飲料添加劑等方面具有良好的應(yīng)用價(jià)值(杜昱光，王克夷，白雪芳.殼寡糖的功能研究及應(yīng)用.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009，1-34)。盡管殼寡糖屬于殼聚糖的降解衍生產(chǎn)物，但由于兩者性質(zhì)的較大差異，被認(rèn)為是兩種不同的物質(zhì)。
[0007]將糖氧化為醛基，主要有雙氧水法、次氯酸法和高碘酸鈉法。其中高碘酸鈉可氧化偕二醇、鄰多元醇、α -羥基酸、α -氨基酮、1-氨基-2-羥基化合物，使碳-碳鍵斷裂，生成相應(yīng)的羰基化合物醛酮。該反應(yīng)可定量進(jìn)行，每斷裂一個(gè)碳-碳鍵，消耗I分子過(guò)碘酸(張洪淵.生物化學(xué)教程.成都:四川大學(xué)出版社，2005，12.)。
[0008]采用高碘酸鈉作為氧化劑，處理殼寡糖，就得到了氧化殼寡糖。由于每個(gè)碳碳鍵斷裂，可以形成兩個(gè)醛基，因此，可以用作交聯(lián)劑。由于氧化殼寡糖繼承了殼寡糖的優(yōu)良性能，水溶解性更好，安全無(wú)毒，易吸收，因而是一種比較理想的生物交聯(lián)劑。
[0009]殼寡糖是天然糖中唯一大量存在的堿性氨基寡糖，具有海藻酸鈉無(wú)可比擬的抗氧化作用、抗菌活性、抗炎/促進(jìn)傷口愈合作用、抗癌/抗腫瘤作用、抗病毒作用等。氧化殼寡糖繼承和部分保留了這些基本結(jié)構(gòu)單元，故氧化殼寡糖比氧化海藻酸鈉的性能更加完美。
[0010]盡管甲殼素、殼聚糖、殼寡糖屬于同系物，但性質(zhì)上有較大差異。甲殼素分子量上百萬(wàn)，不溶于水、稀酸、堿、乙醇及其它有機(jī)溶劑，很難被人體吸收；殼聚糖是甲殼素N-脫乙?；漠a(chǎn)物，分子量為數(shù)萬(wàn)至幾十萬(wàn)，不溶于水，溶于酸，能夠部分被人體吸收。殼寡糖聚合度為2 —10，分子量小，可溶于水中，易被人體吸收。殼寡糖不具有殼聚糖的一些高分子化合物的性質(zhì)，如成膜性、形成高黏度溶液等。正是由于殼聚糖和殼寡糖性質(zhì)的較大差異，因此，殼聚糖和殼寡糖被認(rèn)為是不同的物質(zhì)。同理氧化殼寡糖與氧化殼聚糖也可以認(rèn)為是不同物質(zhì)。
[0011]與氧化殼聚糖相比，氧化殼寡糖具有以下特性:
(I)更好的溶解性。由于殼寡糖本身易溶于水，整個(gè)反應(yīng)可以在水溶液中完成，生成醛基后，氧化殼寡糖仍溶于水；而殼聚糖不溶于水，需要在酸性條件下進(jìn)行氧化反應(yīng)，由于其分子量大，氧化殼聚糖的水溶性也比氧化殼寡糖差；
(2 )更小的黏度。由于殼聚糖分子量大，形成氧化殼聚糖后，分子量仍然較大，形成有一定黏度的溶液，當(dāng)用作交聯(lián)劑時(shí)，影響分散與滲透。而氧化殼寡糖分子小，溶解水中粘度仍然很低，便于分散與滲透；
(3)無(wú)成膜性。氧化殼寡糖不具有高分子化合物的成膜性，而氧化殼聚糖可以成膜；
(4)更利于交聯(lián)。由于氧化殼寡糖分子量小，黏度小，分子運(yùn)動(dòng)靈活，更容易滲透到生物醫(yī)用材料內(nèi)部的細(xì)小孔隙之中，從而達(dá)到深度交聯(lián)。而氧化殼聚糖分子量大，黏度大，分子運(yùn)動(dòng)相對(duì)困難，影響向生物材料孔隙中的滲透，影響交聯(lián)效果；
(5)更好的吸收性能。氧化殼寡糖分子量小，易被人體吸收。而氧化殼聚糖分子量大，吸收相對(duì)較難。
[0012]綜上所述，本發(fā)明以殼寡糖為原料，采用高碘酸為氧化劑，制備出了氧化殼寡糖。該物質(zhì)可以用作生物交聯(lián)劑、化學(xué)偶聯(lián)劑、微球交聯(lián)劑以及固定化酶的交聯(lián)劑等，廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、生物以及化工等領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供氧化殼寡糖及其制備方法，它是由以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0014]1.氧化殼寡糖是指殼寡糖糖單元中的2、3位碳碳鍵部分或全部被氧化成醛基所形成的物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)中含有如下式所示的氧化糖結(jié)構(gòu)單元:
【權(quán)利要求】
1.氧化殼寡糖是指殼寡糖糖單元中的2、3位碳碳鍵部分或全部被氧化成醛基所形成的物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)中含有如下式所示的氧化糖結(jié)構(gòu)單元:.0K
2.一種制備權(quán)利要求1所述氧化殼寡糖的方法，包括以下步驟: (O高碘酸鈉溶液:稱(chēng)取0.2—7重量份的高碘酸鈉，溶解于50— 200重量份的蒸餾水或pH為3— 7的酸性水溶液或緩沖溶液中； (2)加入殼寡糖:稱(chēng)取2— 4重量份的殼寡糖，加入到高碘酸鈉溶液中，攪拌使殼寡糖溶解； (2)氧化:在I一40°C下，避光攬祥，反應(yīng)I一48小時(shí)； (3)沉淀:加入50一400重量份的有機(jī)溶劑,使產(chǎn)物沉淀,過(guò)濾或離心分離,得到固體； (4)純化:用50—100重量份的蒸餾水溶解固體，加入50—300重量份的有機(jī)溶劑，使產(chǎn)物沉淀，過(guò)濾或離心分離，得到固體；本步驟可反復(fù)2— 3次； (5)洗滌:用50—100重量份的有機(jī)溶劑洗滌I一3次； (6)溶解:加入10— 50重量份的蒸餾水，使固體溶解； (7)干燥:采用真空干燥或冷凍干燥得到白色固體。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的酸性水溶液是指在蒸餾水中加入醋酸、鹽酸，將PH值調(diào)整到3 — 6.5后形成的溶液。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的緩沖溶液是指磷酸鹽緩沖溶液、醋酸-醋酸鈉緩沖溶液。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的有機(jī)溶劑是指甲醇、乙醇或丙酮。
【文檔編號(hào)】A61P17/02GK104004112SQ201410197291
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】但年華, 但衛(wèi)華, 劉新華, 陳一寧 申請(qǐng)人:四川大學(xué)