（无机化学专业论文）壳聚糖降解及高分子溶液特性粘度测定方法的研究.pdf

华东师范大学硕士学位论文 论文摘要 1 壳聚糖在f c c l 3 催化作用下降解的研究 壳聚糖及其衍生物有着广泛的用途，但壳聚糖粗产品的分子量很大，通常在 几十万到上百万，且壳聚糖只能溶于酸或酸性水溶液中，而不能直接溶于水，这 在很大程度上限制了其应用，因此改变壳聚糖的溶解性能及壳聚糖的分子量及其 重要，通常采用降解的方法制备低分子量水溶性壳聚糖。目前，壳聚糖降解的方法 大致有以下几种：酸降解法、酶降解法、氧化降解法以及物理降解法。 现代社会对环境越来越重视，化学工业研究朝着绿色化的方向发展，既经济 又环保是化学工作者努力实现的目标。本章从环保经济性及壳聚糖降解速率的可 控性出发，在经帖稀醋酸溶解的壳聚糖溶液中加入一定量的铁盐，研究壳聚 糖一稀醋酸一铁盐体系中壳聚糖的降解行为，并探索该体系中降解反应的最佳条 件。结果表明，在本章研究的几种铁盐中，阴离子种类对降解反应影响很小；在 f c a 3 催化作用下c s 一稀醋酸溶液在空气中降解的最佳反应条件为：t = 7 5 ；n ( f e c l 3 ) ：n ( c s ) = l ：5 ；壳聚糖的最佳浓度为1m m o l 1 0 0m l ；醋酸百分浓度为o 5 。在最佳条件下可以根据实际需要通过控制反应时间得到不同粘均分子量的降 解产物。在上述最佳降解反应条件下反应1 0 h ，可使壳聚糖的粘均分子量由原来 的1 4 6 万下降到6 0 万。 该方法反应温和，降解产物分子量具有可控性；且由于铁盐廉价易得，污染 小，因而反应又具有经济环保性。 2 k c g g i n 结构磷钼钒杂多酸催化过氧化氢氧化降解壳聚糖的研究 近年来，壳聚糖的氧化降解研究较多，其中过氧化氢法开发最多，其优点是成 本低，易处理，且对反应产物的后续处理影响小，无残毒，易于实现工业化生产； 已经用于生产低分子量壳聚糖。h 2 0 2 降解可在酸性、碱性和中性条件下进行。 本章从提高过氧化氢降解壳聚糖的速率、缩短降解时间、减少过氧化氢用量、提 高壳聚糖降解的效率，从而得到高效降解制备水溶性低分子量壳聚糖的绿色化学 工艺出发，研究了在均相和异相两种不同的条件下磷钼钒催化过氧化氢降解壳聚 糖的方法。通过在过氧化氢一壳聚糖体系中加入少量环境友好的催化剂磷钼钒， 研究壳聚糖在磷钼钒催化过氧化氢的作用下的降解规律，探讨了两种体系中降解 反应的影响因素。 华东师范大学硕士学位论文 研究结果表明，适量磷钼钒的存在可显著加速壳聚糖的降解，磷钼钒催化过 氧化氢均相氧化降解壳聚糖的适宜反应条件是：催化剂与壳聚糖的质量比为 1 ：1 0 、过氧化氢百分浓度为0 1 5 、反应温度为8 0 、反应时间为2h ，在此 条件下对0 2g 溶解在1 0 0m l0 5 稀醋酸中的壳聚糖进行降解，可使壳聚糖的 粘均分子量由原来的1 4 6 万下降到七千多( 7 8 1 2 ) ，成为水溶性低分子量壳聚糖， 从而达到应用的要求；在异相条件下以磷钼钒为催化剂催化过氧化氢氧化降解壳 聚糖是一种高效快速的方法，此法降解壳聚糖的最佳反应条件是：催化剂与壳聚 糖的质量比为2 ：1 0 0 ；3 0 过氧化氢的用量为3 m l 左右：反应温度为9 0 、反 应时间为5 m i n 3 0 m i n 。在此条件下降解1g 粘均分子量为1 4 6 万的高分子壳聚 糖，可得到粘均分子量为2 x1 0 3 9 xl 护的水溶性低分子量壳聚糖。该方法具有 催化剂用量少，反应时间极短、降解产物分子量低，过氧化氢用量少、操作简便 等优点。 3 高分子溶液特性粘度测定的新方法 高分子化合物分子量的测定方法有多种，最常用的是粘度法，该法在生产和 科研中已得到广泛的应用。粘度法测定高聚物分子量具有仪器设备简单、操作方 便、分子量适舟范围大、且实验精确度高等优点 在许多情况下，常需要对同种类聚合物的特性粘度进行大量重复测定，如果 都按此法操作，每个样品至少要测定3 个以上不同浓度溶液的相对粘度，这是非 常繁琐的，而且需时较长，尤其在所得样品量极少的情况下，就难以用此法求得 高聚物溶液的m ，为此，人们找到了更快速的近似方法，即“一点法”。一点法 只需通过测定一个浓度下的粘度值，然后根据一点法公式即可求得高分子溶液的 特性粘度。关于一点法的计算公式已有不少文献报道，各公式均有其不足之处， 比如计算比较繁琐、参数较多、准确性不高等。基于此，本文在研究壳聚糖降解 的过程中提出了一个新的测定高分子溶液特性粘度的经验公式，并利用大量文献 报道的数据对公式进行了验证，结果表明由该公式建立起来的测高分子溶液特性 粘度的“一点法”，具有准确性高，谱适性广，操作简单和易于推广的优点。 关键词：壳聚糖降解三氯化铁磷钼钒高分子溶液特性粘度一点法 华东师范大学硕士学位论文 1 s t u d y o nt h ed e g r a d a t i o no fc h r u s a nb yu s i n gf e c l 3a sc a t a l y s t c k i t o s a na n di t sd e r i v a t i v e sa r eb m a du s e d , b u tt h em o l e c u l a rw e i g h to fc o a r s e p r o d u c t so fc h i t o s a ni sv e r yl a r g e ，u s u a l l yf r o ms e v e r a lh u n d r e dt h o u s a n dt os e v e r a l m i l l i o n , a n dc h i t o s a nc a l ln o td i s s o l v ei nw a t e rb u to n l yd i s s o l v ei na c i do ra c i d i c f i q u o r , t h u st h ea p p l i c a t i o no fc h i t o s a ni sm o s t l yl i m i t e d , s oi ti sv e r yi m p o r t a n tt o c h a n g et h ed i s s o l v i n ga b i l i t ya n dt h em o l e c u l a rw e i g h to fc h i t o s a n , l o wa n dw a t e r s o l u b l ec 3 a i t o s a n 锄u s u a l l yp r e p a r e db yd e g r a d a t i o n a tp r e s e n t 。t h e r ea s o m e m e t h o do nt h e d e g r a d a t i o no fc h i t o s a ni n c l u d i n ga c i dd e g r a d a t i o n 、e n z y m e s d e g r a d a t i o n 、o x i d a t i o nd e g r a d a t i o na n dp h y s i c a ld e g r a d a t i o n n o w t h e $ o c i c t yp u tm o r ea n dm o r ei m p o r t a n c eo ne n v k o n m e n lc h e m i s t a i mt o m a k ec h e m i s t r yr e a c t i o nn o to n l ye c o n o m yb u ta l s oe n v i r o n m e n t a lc o n s e r v a t i o n ， c o n s i d e r i n ga b o v ef a c t o ra n dc o n t r o l l a b i l i t yo fs p e e do nc h i t o s a nd e g r a d a t i o n ，w ep u t al i t t l ea m o u n to ff e r r i cs a l ti n t oc h i t o s a ns o l u t i o nd i s s o l v e db yo 5 h a cs o l u t i o n t h ed e g r a d a t i o ni n t h i ss y s t e mt h eb e s tc o n d i t i o n so ft h er e a c t i o na r es t u d i e d n e r e s u l t ss h o wt h a tt h ek i n d so fa n i o ni nf e r r i cs a l ta c tl i t t l e ，t h eb e s tc o n d i t i o n so ft h e r e a c t i o nb yt h ec a t a l y s i so ff e c l 3a r e 蕊f o l l o w s ：t h et e m p e r a t u r ei s7 5 ；l l ( f e c b ) ：n ( c s ) = 1 ：5 ；c ( c s ) = 1m m o f l 0 0m kc ( c s ) = 0 5 w ec a ng e td i f f e r e n t m o l e c u l a rw e i g h to fc h i t o s a nb yc o n t r o l l i n gr e a c t i o nt i m eo nt h eb e s tc o n d i t i o n c h i t o s a nc a l lb ed e g r a d e df r o ml 4 6m i l l i o nt o0 6m i l l i o nb yr e a c t i n g1 0h o u r su n d e r t h eb e s tc o n d i t i o n t h i sm e t h o di sm i l dw i t hc o n t r o l l a b l em o l e c u l a rw e i g h to ft h ep r o d u c t i o n , b e s i d e s ，i ti se c o n o m i c a la n de n v i r o n m e n t a lb e c a u s ef e r r i cs a u l t sa r ec h e a pa n dl e s s c o n t a m i n a t i v e 2 s t u d yo n t h eo x i d a t i v ed e g r a d a t i o no fe h i t o s a nw i t hh y d r o g e np e r o x i d e c a t a l i z e db yk e g g i n - s t r u c t u r eh e t e r o p o l y m o l y b d o v a n a d o p h o s p h a t e i nr e c e n ty e a r s ，t h e r ea r em a n ys t u d i e so nt h eo x i d a t i v ed e g r a d a t i o no fc h i t o s a n ， a m o n gw h i c hh y d r o g e np e r o x i d ei ss t u d i e dm o s t t h es t r o n g p o i n t so ft h i sm e t h o d t h e r ei sn or e s i d u a lp o i s o no ft h er e a c t i o nw i t hh y d r o g e np e r o x i d e a n dt h er e a c t i o ni s e a s yt od e a l tw i t h ，8 0t h i sm e t h o dh a sb e e na p p l i e dt op r o d u c ec h i t o s a nw i t hl o w 华东师范大学硕士学位论文 m o l e c u l a rw e i g h t d e g r a d a t i o nw i t hh y d r o g e np e r o x i d e 啪r e a c tb o t hi na c i d i ca n d b a s i cc o n d i t i o n ，, e n dn e u t r a lc o n d i t i o ni sa l s oo k t h i sc h a p t e ra i m st oi m p r o v et h e d e g r a d a t i o ne f f i c i e n c yb ys p e e d i n gt h ed e g r a d a t i o n ，c u t t i n gd e g r a d a t i o nt i m ea n d a m o u n to fh y d r o g e np e r o x i d e ，t h e r e b yf i n d i n gag r e e nm e t h o dt op r e p a r el o w m o l e c u l a xw e i g h tw i t hh i g he f f i c i e n t w es t u d i e dt h eo x i d a t i v ed e g r a d a t i o nw i t h h y d r o g e np e r o x i d e c a t a l i z e d b yh e t e r o p o l y m o l y b d o v a n a d o p h o s p h a t e b o t hi n h o m o g e n e o u s a n dh e t e r o g e n e o u sc o n d i t i o n b ya d d i n g al i t t l ea m o u n to f h e t e r o p o l y m o l y b d o v a n a d o p h o s p h a t ei n t oc h i t o s a ns o l u t i o n , a n dt h ei m p a c tf a c t o r so f t h ed e g r a d a t i o nu n d e rt w od i f f e r e n tc a s ew e r ed i s c u s s e d t h er e s u l t ss h o wt h a tat i t t l em o u n to fh e t e r o p o l y m o l y b d o v a n a d o p h o s p h a t ec a n r e m a r k a b l ys p e e dt h ed e g r a d a t i o n , t h eb e s tc o n d i t i o n so ft h eo x i d a t i v ed e g r a d a t i o no f c h i t o s a nw i t hh y d r o g e np e r o x i d ec a t a l i z e db yh e t e r o p o l y m o l y b d o v a n a d o p h o s p h a t ei n h o m o g e n e o u sc o n d i t i o na r ea sf o l l o w g ：t h er a t i oo fc a t a l y s ta n dc h i t o s a ni s1t o1 0 ， c o n c e n t r a t i o no fh y d r o g e np e r o x i d ei s0 1 5 ，t h et e m p e r a t u r ei s8 0 ，r e a c t i o nt i m e i s2 h 0 2 9c h i t o s a nw a sd e g r a d e du n d e rt h eb e s tc o n d i t i o na n dt h em o l e c u l a rw e i g h t b yv i s c o m e t r y w a sd e g r a d e df r o m1 4 6 0 0 0 0t o7 8 1 2 t h e nw a t e r - s o l u b l ec h i t o s a n w a so b t a i n e db yt h i sm e t h o d ；t h eh e t e r o g e n e o u sm e t h o di sah i g he f f i c i e n tw a y ，t h e b e s tc o n d i t i o no ft h i sm e t h o da r ea sf o l l o w s ：t h er a t i oo fc a t a l y s ta n dc h i t o s a ni s2t o 1 0 0 ，t h ev o l u m eo f3 0 h y d r o g e np e r o x i d ei sa b o u t3 m l , t h et e m p e r a t u r ei s9 0 。 r e a c t i o nt i m ei s5 m i n 3 0 m i n 1 0 wm o l e c u l a rw e i g h tb yv i s c o m e t r yf r o m2 0 0 0t o 9 0 0 0c a l lb ep r e p a r e db yd e g r a d i n g1gc h i t o s a nu n d e rt h i sc o n d i t i o n d e g r a d a t i o no f c h i t o s a nb yt h i sm e t h o di ss i m p l ea n dc o n v e n i e n tw i t hf e w e r d o s a g eo fc a t a l y s ta n d h y d r o g e np e r o x i d e ，b e s i d e s ，t h er e a c t i o nt i m ei sv e r ys h o a 3 a n o v e l m e t h o d f o r i n t r i n s i c v i s c o s i t y d e t e r m i n a t i o n o f p o l y m e r s o l u t i o n t h e r ea r em a n ym e t h o d sf o rm o l e c u l a rw e i g h td e t e r m i n a t i o no fp o l y m e r s ， a m o n gw h i c hv i s c o m e t r yi su s e dm o s li th a sb e e nb r o a da p p h e db o t hi np r o d u c t i o n a n ds c i e n t i f i cr e s e a r c h t h i sm e t h o di se a s yt oo p e r a t ew i t hs i m p l ei n s t r u m e n t sa n d i sa p p l i c a b l ef o rb r o a d - r a n g em o l e c u l a rw e i g h t ，a d d i t i o n a l l y , i th a sh i g hp r e c i s i o n i nm a n yc o n d i t i o n s ，t h ei n t r i n s i cv i s c o s i t yo fh o m o g e n e o u sp o l y m e r ss h o u l db e d e t e r m i n e dr e p e a t e d l 弘i ti sv e r yi n c o n v e n i e n ta n dt i m e - c o n s u m i n gt od ot h e d e t e r m i n a t i o nb ye x t r a p o l a t i o nf o rm o r et h a nt h r e er e l a t i v ev i s c o s i t yo ft h es a m p l e s h o u l db ed e t e r m i n e d , e s p e c i a l l yi ti sd i f f i c u l tt od e t e r m i n et h ei n t r i n s i cv i s c o s i t yo f 华东师范大学硕士学位论文 p o l y m e r sw h e nt h e r ei sl i t t l ea m o u n to fs a m p l e t h e r e f o r e ，as h o r t c u tn a m e l yo n e p o i n tm e t h o dw a sf o u n db yw h i c ho n l yo n er e l a t i v ev i s c o s i t ys h o u l db ed e t e r m i n e d ， t h e ni n t r i n s i cv i s c o s i t yo fp o l y m e rs o l u t i o nc a nb ec a l c u l a t e db yo n ep o i n tm e t h o d e q u a t i o n t h e r e a l e m a n yl i t e r a t u r e s a b o u to n ep o i n tm e t h o de q u a t i o n s ，t h o s e e q u a t i o n sh a v es o m ed i s a d v a n h a g e ss u c ha sc o m p l i c a t e dt oc a l c u l a t e ，t o om u c h p a r a m e t e r sa n dl o wa c c u r a c y a sar e s u l to ft h i s ，w ep u tf o r w a r dan o v e le m p i r i c a l e q u a t i o nf o ri n t r i n s i cv i s c o s i t yd e t e r m i n a t i o no fp o l y m e rs o l u t i o nb yo n ep o i n t m e t h o d , a n dt h ee q u a t i o nw a st e s t i f i e db yu s i n gt h ed a t ar e p o r t e di nt h el i t e r a t u r e s ，t h e r e s u l t si n d i c a t e t h a tn e wo n ep o i n tm e t h o d e q u a t i o n f o ri n t r i n s i cv i s c o s i t y d e t e r m i n a t i o no fp o l y m e rs o l u t i o np o s s e s s e sh i g l la c c u r a c ya n db r o a da p p l i c a b i l i t y ， a n di ti ss i m p l ea n de a s yf o r o p e r a t i o n k e y w o r d sc h i t o s a n ；d e g r a d a t i o n ；h e t e r o p o l y m o l y b d o v a n a d o p h o s p h a t e ；p o l y m e r s o l u t i o n ；i n t r i n s i cv i s c o s i t y ；o n ep o i n tm e t h o d 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究 成果据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经 发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在 文中作了明确说明并表示谢意 作者签名。啦日期：2 弘 学位论文使用授权声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版有权 将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅有 权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索有权将学位论文的标题和摘要 汇编出版保密的学位论文在解密后适用本规定 学位论文作者躲。筠狻 e t i ! d ：盟哆 i 导师签名； 日期： 如砌群 f ，坞 华东师范大学硕士学位论文 第一节引言 第一章绪论 1 8 1 1 年法国科学家b r a c o n n o t 从菌类中提取出一种类似纤维素的物质，由 于存在于动物的甲壳中，故取名甲壳素( c h i t i n ) 甲壳素是自然界中仅次于纤维素 的第二大类生物材料，它也是地球上除蛋白质外数量最大的含氮天然有机物。甲 壳素广泛存在于低等植物菌类、藻类的细胞、节肢动物虾、蟹、蝇蛆及昆虫的外 壳、贝类以及软体动物的外壳和软骨中地球上每年由生物合成得到的甲壳素高 达1 0 0 亿吨，其产量仅次于纤维素。 壳聚糖( c h i t o s ) ，又名甲壳胺，壳糖胺、脱已酰基甲壳质、几丁聚糖。是由 氨基葡萄糖通过b l ，4 糖苷键连按起来的一种天然的生物高分子线型多糖，其化 学名为b 一( 1 ，4 ) 一2 一氮基一脱氧- - d - - 葡萄糖，分子式为( c 6 1 1 1 l n 0 4 ) n ，是甲壳素 经浓碱处理后脱乙酰基的产物。 鞠l 亮聚糖的缱构示意丽 壳聚糖、甲壳素、纤维素三者的结构非常相似，壳聚糖的结构式见图1 。将 图1 中的一n h 2 用n h c o c h 3 取代，即为甲壳素的结构式；而一n h 2 被o h 所取 代时便是纤维素的结构式。 壳聚糖理化性质相对稳定，具有良好的生物相容性、可降解性、吸附性，且 无毒无害，是一种具有广泛应用前景的高分子化合物。壳聚糖分子结构中所含的 一n h 2 和- - o h 都有很好的配位能力，可与过渡金属和稀土金属进行配位反应， 因而壳聚糖在环境保护、水处理、贵金属的精制与回收等领域都有广阔的应用前 景；此外，壳聚糖的保湿吸湿性、营养性、杀菌抑菌以及植物生长调节功能在农 业中也有广泛的应用：壳聚糖还具有良好的成膜性、通透性、生物相容性及良好 的生理活性，可用作人造皮肤、药物缓释剂等医用材料，还可用于保健品、化妆 品等方面。 虽然壳聚糖及其衍生物作为环境友好材料，已广泛应用到医药、农业、食品、 纺织、造纸、化工、生物、化妆品及水处理等领域，但壳聚糖只能溶于酸或者酸 华东师范大学硕士学位论文 性水溶液中，而不能直接溶于水，这在很大程度上限制了其应用；且不同粘均分子 量的壳聚糖所起的作用也各不相同，理化性质以及生理活性均有差异。因此改变 壳聚糖的溶解性能是极为重要的，通常采用降解的方法制各出分子量小于一万的 低聚水溶性壳聚糖。目前，对壳聚糖相对分子质量进行降解的方法大致有以下几 种：酸降解法、酶降解法、氧化降解法以及物理降解法。 第二节壳聚糖及其衍生物的应用研究进展 近年来，甲壳素以及壳聚糖的研究突飞猛进，壳聚糖已广泛应用于生物、医 药、化妆品、农业、食品、环保、造纸、纺织等方面 一壳聚糖及其衍生物在医学方面的应用 壳聚糖具有下列物性：可被人体的酶分解而吸收、可溶于酸性溶液，形成带 正电荷的阳离子集团、对人体细胞有很好的亲和性，人体不会产生排斥反应、是 天然动物性纤维素，没有毒性、可螯合重金属作体内重金属离子的排泄剂、提 高血清渗透性，改善毛细血管末捎神经、提高血清蛋白的吸着力、诱导细胞，修 复受伤细胞、改善酸性体质，吸附体内有害物质并排除体外、抑制人体衰老进程、 增强免疫、监测系统功能、调节体内分泌脏器功能( 内分泌失调) 、提高人体自 愈功能因而壳聚糖在医学及药物中有着广泛的应用。 1 预防术后粘连 壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的衍生物，具有无毒、生物相容性好、可生物降解， 加之具有良好的抗血凝性、促进伤口愈合和防腐抗菌等功能，作为生物医用材料 倍受关注近年来壳聚糖作为预防腹膜粘连的一种新材料而受到人们的重视 郭晟等【l l 的实验表明壳聚糖对预防眼外肌粘连有显著效果。作为一种价廉易 得、自然无毒、生物降解的生物材料有临床应用价值。陈百成等【2 l 发现壳聚糖膜 可以有效预防膝关节术后粘连，膝关节术中置入壳聚糖膜可作为一种预防术后关 节粘连的好方法。此外，曾德强f 3 l 等研究了壳聚糖防粘连膜在大鼠粘连模型中的 防止术后腹腔内腹膜粘连的作用，并对其可能的作用机制进行探讨。实验表明壳 聚糖防粘连膜能明显地减少腹腔术后粘连的发生。张卫国等【4 l 认为，由于壳聚糖 衍生物的预防粘连作用，将壳聚糖复合f k s 0 6 缓释鞘管桥接大鼠坐骨神经，在体 内稳定2 个月以上开始降解，可明显促进神经再生与功能恢复，且降解产物为多糖 类，不影响神经再生微环境。 2 华东师范大学硕士学位论文 2 澄清中药 壳聚糖是天然高分子物质，对人体无毒性，可生物降解，其澄清原理是通 过“吸附架桥”和“电中和”作用去除原液中较大的悬浮颗粒，利用天然胶体保 护作用使制剂澄清。壳聚糖作为长链高分子化合物，分子中的活性基团- n h 3 + 可 吸附溶液中带负电荷的成分，如蛋白质、树胶、鞣质、单宁、部分多糖等。由于 壳聚糖的线状结构，每个壳聚糖分子都含有许多- n h 3 * ，可以在同一分子上吸附多 个杂质微粒，因而在杂质微粒之问起到了架桥作用，将许多微粒连接在一起形成 絮团，絮团不断增长变大，很快沉降而达到澄清作用科。 脑清口服液的原生产工艺采用水提醇沉法，需要耗费大量酒精，成本较高，李 冬梅等【6 1 改用壳聚糖作为澄清剂代替醇沉法工艺，发现壳聚糖絮凝法与醇沉法同 样能使药液澄清，且壳聚糖无毒无味，用量极少，澄清效果较好，能更有效地保留 药液中的有效成分，又能保证制剂的稳定性，缩短生产周期，降低成本罗兴洪等 川将壳聚糖用于咳喘宁口服液的澄清，陈家柏掣8 l 用壳聚糖代替乙醇作上感灵冲 剂的澄清剂，许爱霞等1 9 1 将壳聚糖用于舒乳消痛口服液的澄清，丁英平等 1 0 l 研 究了壳聚糖絮凝剂对于产妇康口服液水提部位黄芪甲苷和多糖的影响。他们的实 验表明，壳聚糖可作澄清剂代替传统的水提醇沉法黄琼华1 1 1 l 采用壳聚糖絮凝 沉淀法用于虫草菌丝体口服液的澄清，对絮凝澄清条件进行了优化，并与现行的 醇沉工艺制备方法比较，试验表明，在虫草菌丝体口服液的制备中，壳聚糖絮凝 法可以代替乙醇沉淀法，并有选择地保留了多糖等成分，不仅保证了成品内在 质量，而且较好地体现了中药多成分、多组分的传统特色张栓等1 1 2 】采用高分 子絮凝剂壳聚糖对八正合剂进行了澄清实验研究，实验表明，壳聚糖作为高分子 阳离子型絮凝剂对八正合剂进行处理，可以很好地在除去药液中的混悬杂质，提 高合剂的澄明度，且试剂消耗少。 近年来关于用壳聚糖澄清精制中药提取液的研究比较多，但大都停留于实验 室阶段，真正应用于大规模生产的还很少今后需加大研究力度，积极推进从实验 向效益的转化。中药是中华民族的一大宝藏，中药用于治疗疾病在我国已有几千 年的历史，其副作用小，特别是对慢性、消耗性疾病具有独特的疗效，是西药不可 取代的，因此将壳聚糖用作中药提取液的澄清剂有着广阚的应用前景。 3 人工皮肤 皮肤的烧伤，创伤，慢性溃疡，肿瘤切除等多种因素都可以造成皮肤的全层 损伤。如何修复创面，促进创面愈合，及改善愈后的功能和外观是外科领域的基 本问题。皮肤组织工程的兴起为创面治疗揭开了崭新的一页。壳聚糖透气性、吸 水性好，有良好的促进愈合的作用。人们自8 0 年代以来开始研制以甲壳质为主 华东师范大学硕士学位论文 的人工皮肤。k o i d e 等【1 3 1 研制了一种多层伤口敷料，该材料由含凝胶状的壳聚糖、 羧甲基壳聚糖、藻酸盐等物质的支持层和含聚硅氧烷或聚亚氨酯高弹体的渗透控 制层构成，具有止痛、抗感染作用，使人工皮肤在结构和生理功能上有了极大的改 善和发展。以壳聚糖为主要原料加入细胞生长因子以及促进细胞枯附的r g d 肽 段，可望获得更佳的治疗效果。 4 药物缓释剂 壳聚糖膜无毒、在体内可生物降解，内服无任何毒副作用，从而可作为理想 的药物缓释膜材料。壳聚糖作为缓释剂可使药物的释放受到控制，血浓度平稳， 保持在有效范围内，延长有效时间而不出现毒性。 m i 等1 1 4 1 $ f j 备的烧伤宁壳聚糖膜，在第1 天大量释放，并以有效药物浓度持续 释放，体外抗绿脓杆菌和金葡菌活性长达1 周李国锋1 1 5 1 将治疗溃疡性结肠炎药 物美沙拉嗪装于壳聚糖空白胶囊和明胶胶囊中，再以邻苯二甲酸羟丙甲纤维素 i m c p ) 包膜胶囊，发现明胶胶囊很快完全释放药物，而壳聚糖胶囊8 h 内累积 释药 1 0 。p a n 等【1 6 1 制各了壳聚糖胰岛素微球，胰岛素浓度可提高8 0 。口服壳 聚糖胰岛索微粒比胰岛素体内注射控制血糖时间延长了1 5 h ，生物利用度提高了 1 4 9 壳聚糖微球能促进小肠吸收胰岛素，并靶向性分布于小肠、肝、脾，在体 内缓慢释出胰岛素。t o z a k i 等1 1 7 1 用5 2 a s a 壳聚糖胶囊灌服溃疡性结肠炎小鼠， 结果表明，小鼠结肠处的5 2 a s a 浓度高于羧甲基纤维素5 2 a s a 悬液，其疗效也 明显优于后者。t a p i a 等f 1 8 】发现壳聚糖地尔硫卓缓释片的控释与壳聚糖的量及 p h 值有关此外，尼莫地平、硝本地平壳聚糖缓释剂能改善药物吸收，提高生物 利用度。c e r c h i a r a 等【1 9 1 利用喷雾干燥法制成盐酸万古霉素壳聚糖缓释系统，p h 2 o 7 4 时作用时间达1 0d 。刘朝阳等【捌研究了生物可降解氟尿嘧啶壳聚糖 注射胶用于肿瘤内局部给药的抗肿瘤活性，实验证明，瘤内注射氟尿嘧啶壳聚糖 缓释液组小鼠肿瘤生长缓慢，瘤体明显小于氟尿嘧啶腹腔注射给药组，并呈现 良好的量效关系。瘤内应用氟尿嘧啶壳聚糖缓释剂的抗肿瘤效果优于局部和全身 单纯氟尿嘧啶给药，有重要研发价值。关鲁雄等f 2 1 】以壳聚糖为原材料，经a 一酮戊 二酸一次改性合成a 一酮戊二酸缩壳聚糖( i 9 0 ) 二测试仪器 粘度；稀释型乌氏粘度计，恒温水浴 第二节实验部分 一实验方法 准确称取一定量的壳聚糖，置于2 5 0m l 烧杯中，加入1 0 0m l 稀醋酸溶液， 磁力搅拌使壳聚糖完全溶解，得到均匀透明粘稠的壳聚糖溶液。准确称取一定量 的铁盐，加入壳聚糖溶液中，在敞开体系中与空气接触下，在一定的温度下磁力 搅拌，反应一定时间后，测定反应液的特性粘度，求得特性粘度下降率。脱除降 解产物中的铁离子，用n a 2 c 0 3 溶液或n a o h 溶液调节壳聚糖溶液至中性析出壳 聚糖，产物过滤洗涤，最后干燥得较低分子量壳聚糖。 二壳聚糖原料特性粘度的测定1 5 1 采用外推稀释法用乌氏粘度计测定壳聚糖的粘均分子量，具体操作如下：在 稀溶液中，以0 1 m o l l 乙酸、0 2m o l l 氯化钠溶液为溶剂，在2 5 恒温水浴 的条件下，测定一系列不同浓度的相对粘度m 值( 其中啦= 白kt d 为纯溶剂的流 出时间，t 为壳聚糖溶液的流出时间) ，再计算出增比粘度叩。( q 即- - - - q r - - 1 ) ，比浓 粘度叩。，c 和比浓对数粘度l n , t # c ，以叩。，c 对c 作图以及l n 叮j c 对c 作图，外推至 c 为零处，两线在纵坐标上交于一点，该点纵坐标即截距为溶液的特性粘度 三壳聚糖降解液特性粘度的测定 壳聚糖降解溶液的测定用乌氏粘度计，采用。一点法”，具体操作如下：以 0 1 m o l l 乙酸、0 2 m o l l 氯化钠溶液为溶剂，在2 5 恒温水浴的条件下测定一 个浓度下( 稀溶液中) 的聃值( 其中t h = t t 0 ，t o 为纯溶剂的流出时问，t t j 壳聚 华东师范大学硕士学位论文 糖降解液的流出时间) ，用公式( 1 ) 求出特性粘度l 们【5 l ： 【, f l = o n , h c ) x , z , 1 归( 1 ) 四壳聚糖原料以及壳聚糖降解液粘均分子量的计算公式【6 l 测得壳聚糖原料以及壳聚糖降解溶液的粘均分子量后，按式( 2 ) 即可求得壳 聚糖溶液的粘均分子量吖。 【蹿】= 1 8 1x l o 一3 m 啷 ( 2 ) 第三节实验结果与讨论 一壳聚糖原料粘均分子量的测定 刁芎： 采用外推稀释法用乌氏粘度计测定壳聚糖的粘均分子量，结果如图2 i 所 1 3 0 0 1 2 0 0 i呻 二1 1 0 0 茸 r - v1 0 0 0 9 0 0 8 0 0 01234567 c x l 0 3 | 窖疋1 图2 1 外推稀释法测定壳聚糖原料的特性粘度 由图2 1 可知，图中两直线截距分别为：9 7 8 2 7 m l g - 1 ；9 8 2 3 4 m l , g - 1 ； 取其平均值即为壳聚糖的特性粘度值，即： 【叩】平均= 9 8 0 3 0m l g - 1 ； 华东师范大学硕士学位论文 由式( 2 ) 可得，壳聚糖原料的粘均分子量为： m - - - - 1 4 6 3 0 1 1 6 0 7 ( 约1 4 6 万) 二 壳聚糖降解的影响因素 在经o 5 稀醋酸溶解的壳聚糖溶液中加入一定量的铁盐，研究壳聚糖溶液 在铁盐作用下的降解行为，并探索该体系中降解反应的最佳条件，研究了铁盐中 阴离子的种类对体系降解反应的影响，并以三氯化铁为例探讨了反应温度、反应 时间、铁盐用量、壳聚糖浓度、醋酸浓度等因素对壳聚糖在该体系中降解反应的 影响。 1 阴离子对降解的影响 测试了壳聚糖在溶剂体系中( 隔绝空气) 、空气中、以及在几种不同的铁盐 中的降解情况，溶剂为o 5 稀醋酸溶液；壳聚糖的投入量均为0 1 6 1g ( 即1m m o l 壳聚糖元) ，将壳聚糖溶解于1 0 0m l 溶剂中。铁盐的投入量均为0 2m m o l ，使 得壳聚糖元与铁盐的摩尔比为5 ：l 。室温搅拌降解，每隔1 天测定反应溶液的特 性粘度，比较在上述条件下壳聚糖的特性粘度的变化情况，反应4 天后结束。实 验结果如图2 2 。 4 5 4 0 x 3 5 r 1 3 0 擘 l - 2 5 司 2 0 1 5 1 0 l 2 t d 34 图2 2 阴离子对降解的影响 ( 1 ：溶剂一空气中；2 ：溶剂一空气- - f e 0 3 中；3 ：溶剂一空气一f c o 的小中； 4 ：溶剂一空气- - f e ( s 0 4 ) 3 中；5 ：溶剂一空气- - f e ( 0 0 , ) 3 中) 华东师范大学硕士学位论文 实验结果表明，在溶剂一空气体系中，壳聚糖也有所降解，反应一天后壳聚 糖溶液的特性粘度下降了1 6 7 1 ，四天后下降了2 8 3 2 ；而铁盐的加入使壳聚 糖的降解速度明显加快，在不同铁盐与壳聚糖元的摩尔比为l ：5 的条件下，四天 后壳聚糖特性粘度下降了4 0 2 2 4 3 3 2 ，按式( 2 ) 可计算得此时壳聚糖溶液 的粘均分子量为8 0 万左右。说明铁盐对壳聚糖的降解有催化作用，这是由于壳 聚糖与铁盐中的铁离子形成配位中间体，配合物的形成可使壳聚糖高分子链结构 发生转变1 4 】，形成一种有利于选择性切断壳聚糖链的特殊结构，从而有利于壳聚 糖的降解。由以上图表可知，在铁盐的催化作用下，比在空气中降解提高了1 5 个百分点。且在不同铁盐中壳聚糖降解情况相似，说明铁盐中的阴离子对壳聚糖 降解影响很小，这可能是因为，铁盐对壳聚糖降解的促进作用是阳离子与壳聚糖 形成配合物减小分子内作用力的结果，阴离子对降解没有促进作用。壳聚糖在不 同体系中的降解有一个共同点，即都是前期降解速度较快，而一天后，降解速度 都变得比较缓慢。 2 温度对铁盐存在下壳聚糖降解的影响 将lm m o l 壳聚糖单元的壳聚糖溶于1 0 0m l0 5 稀醋酸溶液中，加入0 2 m m o lf e 0 3 使得壳聚糖单元与f c a 3 的摩尔比为5 ：1 配制同样的壳聚糖溶液， 使其在不同温度下进行降解反应，分别在2