（物理化学专业论文）壳聚糖与血红蛋白和药物间的相互作用.pdf

扬州人学硕士学位论文 扬州大学学位论文原创性声明和版权使用授权书 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下独立进行研究工作所取得的研 究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表 的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人承担。 学位敝储签名：黜峰 签字日期：钟6 月l j 日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。 本人授权扬州大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学 技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 学位论文作者签名： 签字日期：谛g 月1 1 日 导师签名： 却最碡 ( 本页为学位论文末页。如论文为密件可不授权，但论文原创必须声明。) 陈柳华：壳聚糖与血红蛋白和药物( 阿昔洛韦及品红) 的相互作用 中文摘要 1 壳聚糖与血红蛋白的相互作用 以紫外可见光谱、荧光光谱、圆二色谱、流变仪、动态光散射和静态光散射 等方法研究了壳聚糖与血红蛋白间的相互作用与壳聚糖对血红蛋白性质的影响。 本论文所涉的壳聚糖的平均摩尔质量为9 8 1 0 4 9 m 0 1 一，其平均聚合度为6 1 1 0 2 。 壳聚糖能与血红蛋白通过氢键、静电作用、疏水作用而结合形成壳聚糖血红蛋白 的复合物，其复合物的形成明显改变了血红蛋白所处的微环境。壳聚糖的加入使 血红蛋白的紫外可见吸收强度增强，荧光强度减弱。在p h 4 0 和3 0 条件下，壳 聚糖的第一结合点位置与血红蛋白中2 1 4 色氨酸的距离分别约为5 4 7 3 m n 和 5 6 1 6 胁。壳聚糖可使血红蛋白结构中0 【螺旋向p 折叠转变。 2 壳聚糖对阿昔洛韦的助溶作用 利用壳聚糖的亲水性、疏水性和氢键，提高难溶或微溶药物( 阿昔洛韦) 在水中 的溶解度，使其配制成水剂以方便使用。随着壳聚糖浓度的增大( 0 4 l - 4 0 1 ) ， 阿昔洛韦的溶解度能显著提高( 1 9 1 1 0 弓m o l l 5 5 6 1 0 七m o 儿) 。微极性测定表 明，阿昔洛韦被助溶、定位于壳聚糖的网状结构中，既能促使阿昔洛韦溶解度增 加，又增加了阿昔洛韦的稳定性，并能延长药物的释放时间，达到持续给药的目 的。 3 壳聚糖与蛋白和阿昔洛韦间的相互作用 壳聚糖与阿昔洛韦对血红蛋白的性质都有一定的影响。在血红蛋白阿昔洛韦 水体系中，随着壳聚糖浓度增加，血红蛋白性质的变化趋势与血红蛋白水中加入 壳聚糖时血红蛋白性质的变化趋势基本相似。但壳聚糖与血红蛋白的相互作用较 血红蛋白与阿昔洛韦间相互作用强，壳聚糖能引起血红蛋白阿昔洛韦水体系中阿 2 扬州大学硕士学位论文 昔洛韦从血红蛋白中游离出来，导致血红蛋白阿昔洛韦水体系中游离的阿昔洛韦 的百分含量增加，控制药物的释放过程，提高药效。 4 壳聚糖对品红性质的影响 以紫外可见光谱、红外光谱、差量热、微极性等方法研究壳聚糖与酸性品红 间的相互作用与影响。随着体系p h 增大，壳聚糖对酸性品红的吸附能力减弱。酸 性品红存在着两种同分异构体( i i 和i i i ) 。p h 增大可使酸性品红的同分异构式i i ( 有 色) 向同分异构式i i i ( 无色) 转变。壳聚糖能加速酸性品红溶液的颜色由紫红色向 桃红色转变。在给定的酸性品红浓度范围内，壳聚糖对酸性品红的吸附符合 f r e u n d l i c h 吸附等温线。壳聚糖含量的增加，吸附的效率降低。 5 壳聚糖与蛋白和品红间的相互作用 以紫外可见光谱、荧光光谱、圆二色谱等方法研究了壳聚糖、品红与血红蛋 白间的相互作用与壳聚糖、品红对血红蛋白性质的影响。品红与血红蛋白间存在 氢键、疏水等相互作用可引起血红蛋白的结构由高铁血红蛋白向高铁血色原转变， 血红蛋白的载氧能力减小。品红的加入使血红蛋白的肽链舒展，色氨酸和酪氨酸 残基逐渐暴露。少量壳聚糖的加入，对品红血红蛋白体系中血红蛋白的结构有一 定的保护作用。壳聚糖与血红蛋白间的相互作用较品红与血红蛋白间的相互作用 强。 陈柳华：壳聚糖与血红蛋白和药物( 阿昔洛韦及品红) 的相互作用 3 i n t e r a c t i o n sa m o n g c h i t o s a n ，h e m o g l o b i na n d d r u g ( a c y c l o v i ra n df u c h s i n ) a b s t r a c t 1 i n t e r a c t i o nb e h a 啊o r sb e 帆e e nc h i t o s a na r l dh e m o g l o b i n 1 1 1 ei n t e r a c t i o nb e 似e e nc 1 1 i t o s a i la n dh e m 0 9 1 0 b i n ( h b ) a n dt h ee 疵c t so fc h i t o s a i l o nh bb e h a v i o r sa r es t u d i e d b y t h em e t h o d so fu v - sa n dn u o r e s c e n c e s p e c t r o s c o p i e s ，c i r c u l a rd i c 王l i o i s m ，r h e o m e t e r ，d y n a m i ca n ds t a t i cl i g h ts c a _ t t e r i n g t h e a v e r a g em o l e c u l a rw e i g h to fc h i t o s a ni n t h i st h e s i si s9 8 10 4 9 m o l t h ea v e r a g e p o l y m e r i z a t i o nd e 黟e eo ft h e c h i t o s a l li sa b o m6 1 10 z c h i t o s a nc a i lo b v i o u s l y a s s o c i a t e 、玩mh bt of o mp r o t e i n - c h i t o s a nc o m p l e x e su s i n gh y d r o g e nb o n d i n g ， h y d r o p h o b i ca n de l e c t r o s t a ：t i ci n t e r a c t i o n s t h ec o m p l e x e sc a na 丘宅c tm i c r o s t m c t u 】m b e h a v i o r so fh b t h ea d d i t i o no fc h i t o s a l lm a k e st h ei n t r i n s i cu v 二sa b s o 印t i o no fh b i n c r e a s ea 1 1 dl e a d st ot h ed e c r e a s eo ft h en u o r e s c e n c ei n t e n s i t i e so fh b w h e np hi s 3 0a i l d4 0 t h ed i s t a i l c e sb e t w e e nt h ef i r s ta s s o c i a t i o ns i t eo fc h i t o s a nw i t h 214 一姆p t o p h a nr e s i d u ei nh ba r ea b o u t5 4 7 3 ma 1 1 d5 616 m ，r e s p e c t i v e l y t 1 1 e 0 【- h e l i xo fh bc a i lb ed r a v v na n dc h a n g e di n t op s h e e tw i t ht h ei n c r e a s eo fc n o s a l l c o n c e n t l a t j o n 2 s o l u b i l i z a t i o ne 虢c to fc h i t o s a i lo na c y c l o v i r t l l es o l u b i l 时o fi n s o l u b l eo rt h el e s s s o l u b l ed m g s ( a c y c l o v i r ) c a l lb ei m p r o v e d t h r o u g hh y d r o p h i l i ca n dh y d r c i p h o b i cp r o p e n i e sa n dh y d r o g e nb o n di nc h i t o s a na n d a c y c o l v i rc a l lb ep r e p a r e di nt h ef o 肌o fl i q u i dr e a g e n tf o re a s yt ou s e w i t ht h ei n c r e a s e 4扬州人学硕士学位论文 o fe h i t o s a l lc o n c e n t r a t i o n ( o 4 l 一4 0 1 ) ， t h e s o l u b i l i t y i s o b v i o u s l yi h l p r o v e d ( 1 9 1 1 0 。3 m o l l 5 5 6 1 0 。3 m o l l ) t h em i c r o e n v i r o n m e n tp o l 撕t ) ，m e a s u r e m e n ts h o w s t h a ta c y c l o v i ri ss o l u b i l i z e da n dl o c a t e di nt h en e t w o r ks t r u c t u r eo fc h i t o s a n i tn o to n l y i n c r e a s e st h es o l u b i l i t ya n ds t 如i l i t yo fa c y c l o v i ri nt h es o l v e n t ，b u ta l s oe x t e n d st h e r e l e a s et i m eo fd m gt oa c h i e v et h ea i mo fs u s t a i n e dr e l e a s e 3 i n t e r a c t i o n sa i l de f f e c t s 锄o n gc h i t o s a i l ，h e m 0 9 1 0 b i na n da c y c l o v i r b o t hc h i t o s a na j l d a c y c l o v i r h a v ei n f l u e n c e so nh bb e h a v i o r s i n h e m 0 9 1 0 b i n a c y c l o v i 以2 0s y s t e m ，t h ec h a n g i n gt r e n d so fh bb e h a v i o r sa r es i m i l a rt o t h o s ei nh e m o g l o b i h 2 0s y s t e mw i t ht h ei n c r e a s eo fc h i t o s a nc o n t e n t h o w e v e r ，t h e i n t e r a c t i o n sb e t 、e e nc h i t o s a na n dh ba r e 伊e a t e rt h a j lm o s eb e 似e e na c y c l o v i ra j l dh b t h ef o 啪e ri n t e r a c t i o n sl e a dt ot h ed i s s o c i a t i o no fa c y c l o v i rf r o mh ba i l dt h ei n c r e a s eo f 矗e ea c y c l o v i rc o n c e n t r a t i o n ，w h i c hc a nc o n t r o ld m gr e l e a s ep r o c e s sa i l di m p r o v et h e e 衢c a c yo fd m g 4 i m e r a c t i o n sb e t w e e nc h i t o s a na n d 如c h s i n t h ei n t e r a c t i o n sb e t w e e na c i d 如c h s i na n dc h i t o s a na r ei nd e t a i ls t u d i e db yu v s s p e c t 姗，f t - i rs p e c t r o s c o p y ，d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r ya n dm i c r o e n v i m m e n t p o l 撕够m e a s u r e m e n t t h ea d s o q ) t i o nc a p a b i l i t yo fa c i d 矗j c h s i no nc h t c o s a nd e c r e a s e s w i t ht h ei n c r e a s eo fp h a c i d 如c h s i nh a st w o 虹n d so fi s o m e r s ( i ia n di i i ) t h ei n c r e a s e o fp hl e a d st ot h es t m c t u r et r a n s f 0 h 1 1 a t i o n 仔o mi s o m e ri i ( c o l o u r e d ) t oi s o m e ri i i ( c o l o u r l e s s ) t h ee x i s t e n c eo fc h i t o s a ni n c r e a s e st h ec o l o rt r a j l s f o n n a t i o no ft h es o l u t i o n 行o mm a u v et op i n k t h ea d s o 印t i o no fa c i df u c h s i no nc h i t o s a na l m o s to b e y st h e f r e u n d l i c hi s o t h e 髓m o d e li nt h eg i v e n s c o p eo fc h i t o s a nc o n c e n t r a t i o n n ei n c r e a s eo f c h i t o s a nc o n t e n tr e s u l t si nt h ed e c r e a s eo ft h ea d s o 印t i o ne m c i e n c y 陈柳华：壳聚糖与血红蛋白和药物( 阿昔洛韦及品红) 的相互作用5 5 i n t e r a c t i o n sa 1 1 de f | f e c t s 锄o n gc h i t o s a l l ，h e m o g l o b i na 1 1 d 如c h s i n t h ei n t e r a c t i o n sa 1 1 dt h ee 毹c t s 锄o n gc m t o s a i l ，a c i d 如c h s i na i l dh ba r es 硼i e d b yu v - sa n df l u o r e s c e n c es p e c t r o s c o p i e s ，c i r c u l a rd i c h r o i s m 1 1 1 eh y d r o g e nb o n d i n g a i l dh y d r o p h o b i ci n t e r a c t i o ne x i s t i n gb e t w e e na c i d 如c h s i na i l dh e m 0 9 1 0 b i nl e a dt ot l l e s t r u c t l l r et r a n s f o m a t i o nf o mm e t h bt o lh e m i c l l r o m e t h et r a n s f o n n a t i o nc a nd e c r e a s e t h ec 印a c i t yo fc o n t a i l l i n go x y g e no fh b t h ea d d i t i o no fa c i d 如c h s i n 铲a d u a l l ym a l ( e s p e p t i d ec h a i no fh bs p r e a da n d 姆p t o p h a na n d 够r o s i n er e s i d u e se x p o s e d as m a l l 锄o u n to fc h i t o s a nh a ss o m ep r o t e c t i o n so nt h eh bb e h a v i o r si na c i d 如c h s i 彬h bs y s t e m t h ei n t e r a c t i o n sb e t w e e nc h i t o s a na n dh ba r eg r e a t e rt h a i lt h o s eb e t w e e na c i df h c h s i n a n dh b 6扬州人学硕十学位论文 第一章序言 壳聚糖为甲壳素的脱乙酰化的产物，是一种天然的生物高分子线形多糖。在 自然界中，壳聚糖广泛存在于低等植物菌类、藻类的细胞，节肢动物虾、蟹、蝇 蛆和昆虫的外壳，贝类、软体动物( 如鱿鱼的外壳和软骨) ，以及高等植物的细 胞壁等，每年生物合成的资源量高达1 0 0 亿吨，是地球上仅次于植物纤维的第二大 生物资源，其中海洋生物的生成量在1 0 亿吨以上，可以说是一种用之不竭的生物 资源【l 。5 1 。壳聚糖经自然界中的壳聚糖酶、溶菌酶等的完全生物降解后参与生态体 系的碳和氮循环，对地球生态环境起着重要的调控作用。尽管甲壳素和壳聚糖资 源十分丰富，且价格低廉，但它的发展却一直比较缓慢。直到1 9 7 7 年，日本首先 将壳聚糖用于废水的处理，并于同年在美国波士顿召开了第一届有关甲壳素和壳 聚糖的国际会议，从此甲壳素和壳聚糖的开发应用才得到较大发展。近几十年来， 甲壳素和壳聚糖已成为日、美等国家的热门研究课题。我国从2 0 世纪中期也开始 开展有关的研究和产品开发，且很快成为生产壳聚糖的主要国家。由于传统的给 药方式使得药物成分在体内迅速吸收，往往会引起不可接受的副作用，引起不充 分的治疗效果，因此，为了避免传统常规制剂给药频繁所出现的“峰谷 现象， 提高临床用药安全性与有效性，从而增加药物治疗的安全性、高效性和可靠性， 壳聚糖作为一种良好的药物( 包括蛋白类药物) 缓释辅料在临床上具有很好的应 用。然而，壳聚糖对蛋白性质和结构的影响以及和药物之间的相互作用研究较少。 所以，研究壳聚糖与蛋白和药物的相互作用对壳聚糖在药物载体上的应用尤为必 要。壳聚糖具有广谱抗菌性对多种细菌的生长都有明显的抑制作用，可用来对织 物进行抗菌防霉整理，对织物进行侵扎处理可提高织物的抗皱性能。壳聚糖中的 壳聚精还可以作为永久性整理剂，使织物耐水沈、耐摩擦、具有固色和增强作用、 提高织物的坚牢度、减少缩率、并使织物具有滑爽光洁和挺拔的外观与手感。壳 聚糖处理棉织物可以提高活性染料和直接染料的上染率，特别对于活性染料可采 用低盐或无盐染色工艺有利于保护环境。因此，研究壳聚糖与染料之间的相互作 用对壳聚糖在纺织以及废水处理方面的应用极其重要。 陈柳华：壳聚糖与血红蛋白和药物( 阿昔洛韦及品红) 的相互作用 7 1 1 壳聚糖的概况 壳聚糖( c l l i t o s a n ) 是一种用甲壳生物的外壳或昆虫的外骨骼( 例如虾、蟹、 牡励等壳渣) 提取的多糖，来源极其丰富。它是一种性质活泼的高分子聚合物， 并带有正电荷，它的分子结构单元为 n h 2 n h r ( r = h o ri p c o n h 2 ) n h 2 壳聚糖一般不溶于水，也不溶于硫酸，硝酸等强酸，但是，壳聚糖在乙酸等 有机弱酸性条件下可发生溶胀或部分溶解，在稀的盐酸中可完全溶解。壳聚糖在 有水存在的条件下可发生降解，降解的最终产物为二聚、三聚葡聚糖等低聚物， 具有良好的物理性质、生物相容性和絮凝特性并可有效地抑制细菌的生长，在医 学、药品、废水处理、生物学、生物电化学、材料合成等各个方面有着广泛的应 用和巨大的经济价值2 1 。 1 2 壳聚糖的应用 1 2 1 壳聚糖在医药方面的应用 壳聚糖安全、无毒副作用，与生物器官有良好的相容性，并在降解的过程中 不会产生任何有毒单质，还能为细胞生长提供所需的三维支架作用，能提供类似 软骨基质的细胞外环境，维持细胞表型及功能，因此它最早被用在医学方面。 h e m 锄e l l r l i c h 等【1 3 1 研究了双重薄膜散布系统中磷酸钙晶体在壳聚糖薄膜中的生 长过程，研究证明磷酸钙化的壳聚糖对骨组织的修复和重生具有重要的应用价值； 段亮等【1 4 】研究了壳聚糖短纤维增强聚己内酯复合材料的体内生物相容性问题，该 材料作为胸壁缺损修补材料应用于临床具有可行性和安全性；s s 枷h o s h 等1 1 5 】研 扬州人学硕十学位论文 究了壳聚糖对由异烟肼、利福平导致的肝中毒的保护作用，表明壳聚糖的这种保 护作用主要是归因于其的解抗脂肪及抗氧化作用；倪有娣等【l6 】进行了用凝胶化改 性壳聚糖抑菌及抗腹腔感染作用的研究，证明凝胶化改性壳聚糖不但对一般性感 染菌具明显的抑制作用，对腹腔感染也具一定的预防作用，且能抑制白色念珠菌 的生长。壳聚糖也被广泛的用于制药方面，壳聚糖最终可被降解为无生物毒性的 低聚糖，使壳聚糖有望作为药物储存、输送的载体，主要用于传送亲水性大分子 如疫苗、多肽、蛋白质及某些抗肿瘤药。同时壳聚糖及其衍生物作为絮凝剂可有 效地保留药液中的有效成分，保持制剂的稳定性；降低药液中的重金属离子含量， 具有良好的生物相容性和成膜性，是中药辅料的理想材质。王梅等【1 1 7 】研究了低分 子壳聚糖季铵盐对牛血管平滑肌细胞增殖的影响，实验证明，低分子壳聚糖季铵 盐呈浓度依赖性的抑制血管平滑肌细胞增殖。杨红梅等【l8 】以壳聚糖、阿拉伯胶为 缓释材料制备烟酸占替诺缓释片并进行处方筛选，结果表明该品在体外有很好的 缓释效果；王立强等【l9 】用新合成法合成较高巯基含量的壳聚糖巯基醋酸耦合物， 并进一步评价其各项性能，实验表明巯基含量的增加可提高壳聚糖毓基醋酸耦合 物的多项生物学性能。 1 2 2 壳聚糖在生物电化学方面的应用 壳聚糖单体具有丰富的羟基和氨基，能和蛋白质残基结合，具有很好的生物 相容性，引起了生物电化学工作者的广泛关注。化学工作者们发现用壳聚糖固定 蛋白质能充分保持蛋白质的活性。唐振兴等【2 0 j 以壳聚糖为原料，经固化、交联、 还原的工艺路线，制备了一种层析凝胶，并对该凝胶吸附机理进行了研究，经红 外光谱测定表明凝胶与蛋白质或酶的相互作用主要是以氢键形式存在；方波等【2 l 】 研制了新型壳聚糖胺基衍生物一乙二胺羟丙基壳聚糖，并将其用于固定天门冬酰 胺酶，分别考察了甲醛活化载体和戊二醛活化载体对固定化酶活力的影响。余艺 华等【2 2 1 以壳聚糖为包裹材料包埋自制的磁流体，制备了具有核壳结构的磁性微粒， 并偶联色素配基c i b a c r o nb l u e3 g a 得到了一种新型亲和磁性微粒，并研究了其对牛 血清白蛋白和溶菌酶的吸附作用。以壳聚糖固定蛋白质为基础，分析工作者们研 究了蛋白质在壳聚糖修饰电极上的电化学性质。彭贞等研究了茜素红s 与壳聚糖 陈柳华：壳聚糖与血红蛋白和药物( 阿昔洛韦及品红) 的相互作用 9 相互作用的电化学行为，据此建立了一种快速、简便测定壳聚糖的方法；谭学才 等【2 4 】利用溶胶一凝胶法制备壳聚糖二氧化硅有机无机复合杂化膜，对辣根过氧化 酶进行固定，制得测定h 2 0 2 的电流型生物传感器。h u 等【2 5 】研究了细胞色素c 、肌红 蛋白、血红蛋白在壳聚糖修饰的金电极上的电化学性质，证明壳聚糖为血红素蛋 白质的电子传递提供了良好的类生物环境，具有很好的生物相容性。c h e n 等【2 6 】进 一步研究了葡萄糖氧化酶、血红素蛋白在由壳聚糖一金纳米粒子构筑的金修饰电极 上电化学性质，取得了良好的试验效果。尽管壳聚糖具有很好的生物相容性，但 它的溶解性质始终是一个制约它在电化学方面应用的一个因素，这使得化学家对 它进行改装嫁接以得到更有利于蛋白质直接电化学的物质。许鑫华等【2 7 1 通过接枝 处理，在壳聚糖单体上接入聚苯胺，大大改善了壳聚糖的溶解情况，并有效的促 进了蛋白质与电极之间的电子传递。壳聚糖修饰的电极也应用于蛋白质之外的物 质的电化学分析。刘斌等【2 8 】通过共价键合的方法将所制备的席夫碱壳聚糖修饰在 玻碳电极表面，制成席夫碱壳聚糖修饰电极，并对其电化学特性进行了研究，利 用此电极测定样品，结果满意。 1 2 3 壳聚糖在材料合成方面的应用 壳聚糖本身特有的物理性质、仿生性质、容易和其他化合物接连以及它的广 泛应用，也引起了材料合成工作者的注意。他们以壳聚糖为母体，合成了具有不 同功能的材料。徐云龙等1 2 9 j 以壳聚糖和蒙脱土为原料，将插层复合技术引入天然 高分子材料进行改性，制备了壳聚糖蒙脱土纳米复合材料，实验表明蒙脱土的引 入，大幅度地降低了壳聚糖的热分解速率，明显地提高了壳聚糖的热稳定性和力 学性能，有效地抑制了壳聚糖的溶胀；樊李红等【3 0 】通过溶液纺丝法制备了海藻酸 盐羧甲基壳聚糖( c m c ) 共混纤维，并用红外光谱、x 射线衍射和扫描电镜对共混 纤维进行了表征。结果表明共混体系中的两种组分之间存在着较强的相互作用， 有良好的相容性；刘毅等【3 l j 对壳聚糖进行丙烯酸接枝改性，制得对蒸馏水吸水率 大于8 0 0 倍、吸自来水率大于5 0 0 倍，对0 9 n a c l 溶液吸液率1 3 0 倍的吸液保液材 料，该材料具有生物降解性，无环境污染，且制备工艺简单、成本低。r o s ik e t r i n k a t a r i i l a 等【3 2 】以壳聚糖为基底首次合成了乙( 撑) 二胺型壳聚糖材料，并将其用于 l o扬州人学硕士学位论文 对自然水样中的银的收集，取得不错的效果。 1 2 4 壳聚糖在废水处理方面的应用 天然高分子壳聚糖是一种天然碱性多糖，它对金属离子具有良好的螯合能力， 并具有很好的絮凝性能，并且来源广泛，能最终降解为无毒害产物，使得壳聚糖 在废水处理领域有着得天独厚的优势。近年来，有关壳聚糖废水处理的研究进展 迅速。姜翠玉等【3 3 j 在有机溶剂中合成了壳聚糖羟丙基三甲基季铵盐，探索了最佳 合成反应条件，得到了转化率较高、水溶性好的产品，絮凝净水效果十分显著； 蔡照胜等【3 4 】以3 氯2 ，2 羟丙基三甲基氯化铵为改性剂接枝改性壳聚糖，制备得到了 2 羟丙基三甲基壳聚糖季铵盐，用该产品处理含c r 2 0 2 。7 的模拟电镀废水，对c r ( ) 的去除率可达9 5 ；谭淑英等【35 】研究了壳聚糖碱铝复配絮凝剂对炼油污水的处理 效果，考察了p h 值、搅拌时间、沉降时间对炼油污水处理效果的影响，实验表明 该絮凝剂具有适应性广、投加量少、浮渣少、毒性低等特点；刘秉涛等【3 6 】通过正 交试验方法，用硅胶负载壳聚糖对直接耐晒兰、直接大红、直接艳红、直接深蓝、 直接嫩黄五种水溶性染料进行脱色实验，具有良好的效果。除此之外，利用壳聚 糖的抗菌性，可将壳聚糖用于生化水处理方面。肖湘竹等3 7 】采用间歇试验法，比 较了以壳聚糖为载体、利用包埋法制备的固定化厌氧污泥小球与悬浮厌氧污泥的 生物活性，结果表明固定化厌氧污泥系统的降解能力显著高于悬浮厌氧污泥系统。 1 2 5 壳聚糖在食品行业的应用 壳聚糖的絮凝性质及生物无毒性、易降解的特性使得其在食品行业也得到了 广泛的应用。吴刚等【3 8 】制备了相对分子质量范围在4 4 0 万的壳聚糖，测定了它们 的抗菌活性，结果表明，分子量在8 1 0 万的壳聚糖抗菌效果较强，将壳聚糖与其 他的食品防腐剂进行对比，发现该壳聚糖与苯甲酸钠、山梨酸钾的抗茵性能相当， 是理想的天然食品防腐剂；弓德强等【3 9 】以“粤西一号”芒果为试材，研究了壳聚 糖涂膜处理对芒果在常温( 3 2 2 ) 条件下保鲜效果的影响，结果表明，壳聚糖 涂膜能够显著地抑制芒果果皮色泽的转变，减少果实腐烂发生与水分散失，保持 较高的果实硬度和v c 含量，同时壳聚糖涂膜阻止了可溶性糖积累和可滴定酸降解， 陈柳华：壳聚糖与血红蛋白和药物( 阿昔洛韦及品红) 的相互作用 1 l 从而延缓了芒果的后熟进程；赵希荣等【4 0 】按等摩尔比例将壳聚糖完全溶解于乳酸 水溶液中，经过滤和冷冻干燥得到壳聚糖乳酸盐白色固体，实验表明该盐热稳定 性良好，可速溶于中性水中，水溶液p h 值适中，且稳定性好，对金黄色葡萄球菌 和大肠杆菌有一定抑制作用，可作为防腐剂应用于食品体系中；v i l a ii 沁n g s 莉t l l o n g 等【4 i 】比较了真菌壳聚糖与虾壳壳聚糖对节果汁的澄清作用，研究证明相同脱乙酰 度的真菌壳聚糖比虾壳壳聚糖效果要好。 1 2 6 壳聚糖在农牧业方面的应用 日本北海道水生动物研究所的跟踪研究表明，壳聚糖可以提高鱼类的抗病力。 近年来，壳聚糖在农牧业方面得到了广泛的应用。刘建等【4 2 】以迟熟中粳品种“通 育粳1 号”为材料，研究了硫酸锌、多效唑、赤霉素和壳聚糖对稻米品质及产量的 影响。结果表明，壳聚糖能提高稻谷的糙米率，多效唑、赤霉素和壳聚糖能提高 稻米的精米率和整精米率。4 种物质均具有改善稻米外观品质的作用，在减少稻米 垩白率方面，壳聚糖 赤霉素 硫酸锌 多效哗；g g a l e d 等【4 3 】将b i o r e n d ( 含有壳聚 糖) 涂于瓦伦西亚柳橙的表面，观察其在瓦伦西亚柳橙成熟、腐烂过程的作用， 并用磁共振成像技术考察了该过程中壳聚糖的降解过程，表明随着壳聚糖的降解 比例的加大，瓦伦西亚柳橙表面产生了明显的变化；史彬林等】研究了同粮壳聚 糖对注射脂多糖的肉仔鸡免疫应激反应的缓解作用，结果表明，日粮壳聚糖可在 一定程度上抑制肉仔鸡因刺激引起的生长性能下降和应激激素水平升高，并可促 进淋巴细胞增殖；张锐利等【4 5 】探索了将壳聚糖添加入猪肉的可行性，并获得了具 有良好感观品质的猪肉灌肠。肉肠产品不仅含有壳聚糖，而且还强化了维生素a 、 d ，具有低脂肪低热量的特点；孟祥红等【4 6 】利用o 5 l 的5 种水溶性壳聚糖分别对 小麦进行浸种处理，在幼苗发育的5 个时期对叶内苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、 过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性进行测定，实验发现壳聚糖浸种处理显著提 高叶内过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性。壳聚糖作为一种纯绿色的材料，也被 广泛的用于饲料方面。华雪铭等【4 7 】在基础饲料中分别添加不同浓度的益生菌、壳 聚糖、壳聚糖与益生菌混合物、甘露聚糖与益生菌混合物，在室内水泥池中喂养 暗纹东方幼鱼，发现壳聚糖、益生菌与甘露聚糖在饲料中的添加，能够显著降低 1 2 扬州人学硕+ 学位论文 肌肉脂肪含量和明显提高肌肉蛋白质含量，也能在一定程度上降低肝体比。 1 2 7 壳聚糖在化妆品方面的应用 壳聚糖对皮肤和头发具有亲合性，能形成透明的保护层，具有保湿的效果， 同时又是良好的粘度助剂，无变态反应，在护发、护肤、化妆品方面有很大的潜 力。孙爱兰等【4 8 1 用固体培养基体外抑菌法研究了不同浓度壳聚糖、壳寡糖、 g e n n a l l p l u s 、茶树油等对化妆品检验中常采用的指示菌的抑制效果及其最低杀菌 浓度，并以对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯为参照，考察了它们的抑菌动 力学曲线。结果表明壳聚糖、壳寡糖、c e n n a l l p l u s 和茶树油等对各种菌都有一定程 度的抑制作用。 1 2 8 壳聚糖在其他方面的应用 壳聚糖除在以上几个方面应用广泛外，在其他方面也有广泛的应用。如在催 化剂方面，吴春等【4 9 】利用壳聚糖可与金属离子螯合，其配合物可作为氢化、氧化 偶合、开环聚合、烯类单体聚合、酯化、醚化等反应的催化剂和引发剂研究了壳 聚糖钯催化剂在合成有机酮反应中的催化作用；壳聚糖还可以降低脂肪和胆固醇 的吸收率，并有一定的乳化作用，可作为脂肪阻制剂应用于减肥药品等。 1 3 蛋白质分子的结构和性质 蛋白质( p r o t e i n ) 是细胞的主要成分，它们在生物界中无处不在，为生命所必需 【5 0 1 。构成蛋白质分子的氨基酸已知都是l 一构型的氨基酸，这些氨基酸之间借肽键 结合并按照一定的次序排列从而形成了蛋白的空间结构5 1 。5 2 1 。 蛋白质分子的结构，有不同的结构层次，一般分为一级结构( p r i m a r ys t r u c t u r e ) 、 二级结构( s e c o n d a d ，s t m c t u r e ) 、三级结构( t e n i a r ys t m c t u r e ) 和四级结构( q u a t e m a r y s t l l l c t u r e ) 等。蛋白质分子的一级结构是指氨基酸序列及二硫键的位置【5 3 】。二级结 构是位置相近的氨基酸之间相互关系的结构，有0 【螺旋( 0 【- h e l i x ) ，p 折叠( p s h e e t ) ， p 转角( p t 啪) ，无规卷曲( r a n d o mc o i l ) 等【5 4 5 5 】。三级结构是位置较远的各氨基酸组 成的肽片段之问的立体空间结构关系【5 6 57 1 。四级结构是蛋白质最终的、整体的结 构，即蛋白质最终的构造形态，蛋白质的这种构造形态是由一条或几条肽链及肽 陈柳华：壳聚糖与血红蛋白和药物( 阿昔洛韦及品红) 的相互作用 1 3 链中的各个小构造( 二级结构) 相互折叠而成的【5 8 5 9 1 。 根据蛋白质分子的结构可以把蛋白质分为球状蛋白( g l o b u l a rp r o t e i n ) 和纤维状 蛋白( 助r o u sp r o t e i n ) 【6 0 - 6 1 1 。所有具有生物活性的蛋白质都是近似球状或椭球状的。 大多数疏水性侧链埋藏在球蛋白分子的内部，形成疏水核，从而使多肽链形成极 其致密的球状结构；大多数亲水链分布在球蛋白分子的表面上，形成亲水的分子 外壳，从而使球蛋白分子可溶于水【6 2 1 。 一种蛋白质的生物活性与其分子的特殊的空间结构有密切关系【6 3 研】，而且蛋 白质分子的空间结构又由氨基酸序列所决定。形成球蛋白分子折叠结构的大多数 氨基酸残基一般位于球蛋白分子表面之下，这些残基主要是疏水性的氨基酸，它 们维持着蛋白分子三级结构的稳定性。而分布于球蛋白分子表面的那些氨基酸残 基大多是具有极性的或电离性侧链的氨基酸，这些氨基酸侧链能与其周围的溶剂 分子相互作用，并可结合小分子或蛋白质分子，因此担负生物活性的，大抵就是 这些表面的氨基酸。 血红蛋白( h e m o g l o b i n ，h b ) 是红血球的主要成分，平均3 2 ，是蛋白质化 学研究中最多的物质之一。它是一种含有色素辅基的结合蛋白质，其色素部分是 血红素( h e m e ，h a e m ) ，蛋白质部分是球蛋白( g l o b i n ) 。血红蛋白( h e m 0 9 1 0 b i n ，h b ) 分子量约为6 4 5 0 0 【6 8 - 7 3 1 ，是一个四聚体( 图1 1 ) ，每个亚单位由一条肽链和一分子 血红素组成。血红蛋白是由四条多肽链组成的两条0 【链( 每条q 链含1 4 1 个 氨基酸残基) 和两条p 链( 每条p 链含1 4 6 个氨基酸残基) 。每条多肽链的螺旋结 构形成一个疏水性的空间，可保护血红素分子不与水接触，f e 2 + 不被氧化。f e 2 + 位 于血红素卟啉环的中央，与卟啉环的4 个吡咯基、0 2 及多肽链上的组氨酸形成六 配位体【7 4 1 。氧合血红蛋白( o x y h b ) 氧化为高铁血红蛋白( m e t h b ) 并进而生成高 铁血色原( h e m i c l l r o m e ) ，且该过程在某些物质的作用下可以逆向进行。水中h b 在4 0 5 n m 及5 0 0 m 和6 3 0 i u i l 处有吸收。4 1 1 m 和5 3 5 n m 吸收峰均是h e m i c l l r o m e 的特征吸收峰。6 0 0 m 是血红素单体的特征吸收峰。血红蛋白的主要生理功能是 在体内输送氧气，能把氧输送到体内各组织，组织在利用氧来氧化糖、脂肪等能 源物质，释放能量供运动需要【7 5 - 7 8 1 。 1 4 扬州人学硕十学位论文 图1 1 血红蛋白h b 结构示意图 索 1 4 酸性品红的研究概况 酸性品红是一种三苯甲烷类染料【7 9 8 1 】，有金属光泽的深绿色结晶，溶于水和 醇，不溶于醚。通常需要密封保存。在化学实验上，品红溶液和亚硫酸反应生成 一种无色试剂，叫做品红亚硫酸试剂，也叫希夫试剂，用来鉴别有机物中的醛和 酮。醛和希夫试剂作用使试剂呈紫红色，酮不使希夫试剂变色。同时，酸性品红 是一种常用的生物染色剂，在动物制片上应用很广，在植物制片上用来染皮层、 髓部等薄壁细胞和纤维素壁。他跟甲基绿同染，能显示线粒体。组织切片在染色 前先浸在带酸性的水中，可增强它的染色力。酸性品红容易跟碱起作用，所以染 色过度，易在自来水中褪色。在生物方面，酸性品红还被用做生物探针。俞英等【8 2 】 研究酸性品红在酸性溶液中与牛血清白蛋白的结合反应，认为两者是通过静电引 力而结合，结合的反应符合p e s a v e n t o 提出的相分配模型，并探讨实验条件对结合 反应的表观常数、结合常数、s a j l d e l l 灵敏指数的影响。在工业上，酸性品红的用 途也很广。用于蚕丝、腈纶、羊毛和单宁媒染棉纤维的染色。也用于皮革、纸张、 羽毛、麦杆、竹、木等的着色和制造色淀。酸性品红与孔雀绿拼染腈纶绒线可得 黑色，色泽乌黑，并且同晒牢度比分别单独应用时有明显提高。 1 5 壳聚糖对蛋白、药物及染料性质的影响 壳聚糖、蛋白、药物及染料之间相互作用是近年来研究的热点。朱爱萍等【8 3 j 陈柳华：壳聚糖与血红蛋白和药物( 阿昔洛韦及品红) 的相互作用 1 5 报道了n 琥珀酰壳聚糖与人血清白蛋白b s a 的相互作用，b s a 能通过氢键和输水 作用与n 琥珀酰壳聚糖以摩尔比为3 0 ：l 结合，b s a 的结构没有发生明显的变化。马 豫峰等8 4 】利用静电自组装技术和通过改变溶液的p h 值与组装循环数在云母基底上 制备了壳聚糖血红蛋白复合膜，并运用原子力显微镜( a f m ) 和红外光谱对其结构 进行了表征。在以去离子水为溶剂的血红蛋白溶液与p h 为5 5 的壳聚糖醋酸溶液复 合制备的三循环膜结构紧密，壳聚糖与血红蛋白相互作用能较好地达到平衡。体 现了壳聚糖与血红蛋白之间良好的生物相容性，为临床应用壳聚糖对血红蛋白进 行修饰来改进其作为血液替代品的缺陷方面作了一些基础性的探讨。y c w o n g 【8 5 】 报道了酸性染料在壳聚糖表面的吸附平衡，壳聚糖的吸附能力与酸性染料分子中 硫酸根的数目以及酸性染料分子的大小有关，随着酸性染料浓度的增加，较小的 染料分子拥有更好的吸附能力。尹承慧【8 6 】等探讨制备植入微球的工艺、确定调控 微球缓释速率的途径，微球的理化特性受工艺条件如温度、离子强度、载药量比 例量等因素影响，c p x 体外释放行为符合h i g u c l l i 方程，微球的体外释放速率与微 球交联度、粒径呈负相关，与载药量呈正相关，与酶的降解无关。c m c 可作为缓 释微球辅料，乳化交联的制备工艺简单且稳定，微球的释放速率可控。c m c 微球 是一种良好的药物缓释载体。张静【87 j 采用反相悬浮交联法制备壳聚糖微球，对微 球进行羟丙基氯化及氨基化，并偶联色素配体c i b a c r o i m l u ef 3 g a ，得到一种新型 染料亲和吸附剂。以牛血清白蛋白( b s a ) 为目标蛋白，考察了该染料亲和吸附剂的 吸附性能，发现其对b s a 有较高的吸附量( 9 5 2 m 曲，吸附行为满足l a n g m u i r 吸附 等温式。负载牛血清白蛋白的微球容易洗脱，洗脱率高达9 9 。 近几年来，我们已开始对药物、蛋白、表面活性剂以及生物指示剂间的相互 作用与影响进行了一些探索8 8 。9 2 1 。( 1 ) s d s 胶束体系中生物指示剂( 亚甲基蓝) 与血清 白蛋白间的相互作用表明，在s d s 胶束体系中，亚甲基蓝主要以单体形式与b s