專利名稱：一種溫敏性殼聚糖衍生物-羥丁基殼聚糖的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫敏性殼聚糖衍生物一羥丁基殼聚糖的制備方法，尤其涉及 一種水溶性良好并具有溫敏性的羥丁基殼聚糖的制備方法，可用于化學(xué)轉(zhuǎn)換器、 記憶元件開關(guān)、傳感器、人造肌肉、化學(xué)存儲(chǔ)器、分子分離體系、組織工程、藥 物載體領(lǐng)域，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景殼聚糖[Chitosan， (1， 4)-2-氨基一2脫氧一 P —D —葡聚糖]是高分子量的 勻聚糖，它通過甲殼素部分脫乙?；饔枚@得，是生物界中大量存在的唯一一 種堿性多糖。生物界中甲殼素的年生物合成量估計(jì)有數(shù)十噸之多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他 氨基多糖，是一種取之不盡、用之不竭的再生資源。上世紀(jì)中后期，國際上十分 重視這一資源的開發(fā)和利用，其應(yīng)用巳經(jīng)涉及到紡織、印染、醫(yī)療及水處理等許 多部門和領(lǐng)域。但由于殼聚糖分子中-0 - H--0 -型及_ N - H --0 -型的氫 鍵作用，分子間的有序結(jié)構(gòu)使結(jié)晶致密穩(wěn)定，雖然可以溶于某些酸性溶液，但不 能溶于一般的有機(jī)溶劑和水，當(dāng)m值〉6.5時(shí)，殼聚糖就會(huì)從溶液中析出，再加 上醋酸的引入極大地影響到其生物安全性，這在很大程度上限制了它的推廣應(yīng) 用。因此，在殼聚糖分子內(nèi)引入功能性基團(tuán)增加其溶解性和功能性，以拓寬其應(yīng) 用范圍，是殼聚糖應(yīng)用開發(fā)的主要方向之一。因其分子中含有6—0H和一麗2等 可塑性基團(tuán)，于是就提供了化學(xué)修飾改性的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在有很多的修飾方法得到水 溶性殼聚糖，如羧甲基殼聚糖、羥乙基殼聚糖、羥丙基殼聚糖、烷基化殼聚糖， 經(jīng)過改性的殼聚糖衍生物的水溶性得到了極大的提高，拓展了殼聚糖的應(yīng)用范 圍。改性后的殼聚糖可被制成水凝膠、海綿等諸多劑型被廣泛地應(yīng)用在組織工程 支架材料中。雖然羥丁基殼聚糖在國際上己經(jīng)開始被利用，但關(guān)于羥丁基殼聚糖 的制備方法還很少涉及。智能型水凝膠是一類對(duì)外界刺激能產(chǎn)生敏感響應(yīng)的水凝膠，外界刺激可以是 溫度、PH值、溶劑、鹽濃度、光、化學(xué)物質(zhì)等，根據(jù)對(duì)外界刺激的響應(yīng)情況，智能水凝膠分為溫度響應(yīng)性水凝膠、ra響應(yīng)性水凝膠等。由于智能型水凝膠的獨(dú)特響應(yīng)性，在化學(xué)轉(zhuǎn)換器、記憶元件開關(guān)、傳感器、人造肌肉、化學(xué)存儲(chǔ)器、 分子分離體系、組織工程、藥物載體等方面具有很好的應(yīng)用前景，因而對(duì)這一類 物質(zhì)的研究引起越來越多科學(xué)家的注意，但由于傳統(tǒng)水凝膠存在一些缺點(diǎn)，如機(jī) 械性能比較差，響應(yīng)速度比較慢等，因而大大限制了水凝膠的應(yīng)用。相關(guān)的文獻(xiàn) 報(bào)道稱羥丁基殼聚糖具有較好的溫敏性，并已經(jīng)被作為理想的細(xì)胞外基質(zhì)支架來 使用，如平滑肌細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，羥丁基殼聚糖溫敏性凝膠 可以使細(xì)胞保持較高的成活率，并能促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞的分化。因此，羥丁基殼聚糖有望成為新型組織工程支架材料，其制備方法的探討也 具有重要的理論和實(shí)際意義。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種水溶性同時(shí)具有溫敏性的溫敏性殼聚糖衍生物一 羥丁基殼聚糖的制備方法。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種溫敏性殼聚糖衍生物一羥丁 基殼聚糖的制備方法，其方法為-第一步.殼聚糖的制備制備殼聚糖溶液取50克一100克新鮮蝦殼，去除頭、腳和尾，用清水 洗凈，用500 — 1000毫升濃度為5%鹽酸浸泡除鈣，用500_1000毫升 濃度為10°/。的氫氧化鈉浸泡去除雜蛋白，用注射用水洗滌PH至7—8、烘 干、磨粉得到粉末幾丁質(zhì)，然后在500—1000毫升濃度為50%的氫氧化 鈉溶液中溫度為8(TC — 10(TC脫乙酰反應(yīng)18_24小時(shí)，用注射用水洗滌 PH值至7—8，用濃度為95%的酒精脫水，最后真空干燥得脫乙酰度為 85-95%的殼聚糖；第二步.殼聚糖的純化，去除殼聚糖中的殘存蛋白和色素將第一步制備的殼聚糖加至600 — 1000毫升濃度為2%的氫氧化鈉溶液 中，控制溫度在70—80'C之間，攪拌1_3小時(shí)，抽濾，再加入800 — 1000 毫升濃度為2%的氫氧化鈉溶液，相同過程重復(fù)3次，將得到的固形物 用去離子水洗PH值至7—8， 5(TC真空干燥烘干得到殼聚糖的粗品；將殼聚糖粗品溶解在2000—10000毫升濃度為1一2%的醋酸溶液中，300
目絹布過濾除雜，用濃度為10%氫氧化鈉溶液調(diào)ra值至8—9之間得到 乳膠狀沉淀，然后固液分離，用去離子水洗滌ra值至7—8;用1000—
2000毫升濃度為95%乙醇脫水，1000_2000毫升濃度為70%乙醇洗滌 3_4次脫鹽；最后50。C真空干燥得純化殼聚糖；
第三步.純化殼聚糖的堿化處理
將純化所得到的殼聚糖經(jīng)強(qiáng)堿作用形成殼聚糖的活化形式羥一K型； 第四步.殼聚糖的羥丁基化
將活化形式羥一K型的殼聚糖10克中多余的堿液用100目絹布過濾擠 出，轉(zhuǎn)至三口瓶中，加入50 — 100毫升異丙醇攪拌1一2小時(shí)使殼聚糖完 全分散開，然后用分液漏斗慢慢滴加50-200毫升1， 2—環(huán)氧丁烷，常 溫下反應(yīng)4_5天，反應(yīng)完全后，用8_10倍體積的丙酮沉淀、洗滌，50°C 真空干燥得到白色粉末狀。 本發(fā)明通過1, 2—環(huán)氧丁垸作為醚化劑和堿化殼聚糖，在異丙醇體系下控 制一定的條件進(jìn)行化學(xué)改性。得到水溶性的羥丁基殼聚糖，紅外光譜分析(FTIR) 表明羥丁基化主要發(fā)生在6 — 0H上，流變學(xué)性能測(cè)定結(jié)果表明其最小臨界溶液溫 度(Lower critical solution temperature LCST) 2.5%時(shí)為43. 5°C， 5%時(shí) 為25°C。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是水溶性好，同時(shí)具有溫敏性，且最小臨界溶液溫度低于生理 溫度37°C。


圖1為殼聚糖紅外圖譜；
圖2為羥丁基殼聚糖的紅外圖譜；
圖3為羥丁基殼聚糖的流變學(xué)性質(zhì)變化圖(2. 5%m/v);
圖4為羥丁基殼聚糖的流變學(xué)性質(zhì)變化圖(5%m/v)
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 實(shí)施例l一種溫敏性殼聚糖衍生物—羥丁基殼聚糖的制備方法為 第一步.殼聚糖的制備
制備殼聚糖溶液取100克新鮮蝦殼，去除頭、腳和尾，用清水洗凈，
用800毫升濃度為5%鹽酸浸泡除鈣，用800毫升濃度為10%的氫氧化鈉 浸泡去除雜蛋白，用注射用水洗滌PH至7—8、烘干、磨粉得到粉末幾 丁質(zhì)，然后在800毫升濃度為50%的氫氧化鈉溶液中溫度為8(TC — 10(TC 脫乙酰反應(yīng)18 — 24小時(shí)，用注射用水洗滌PH值至7—8，用濃度為95% 的酒精脫水，最后真空干燥得脫乙酰度為85-95%的殼聚糖；
第二步.殼聚糖的純化，去除殼聚糖中的殘存蛋白和色素
將第一步制備的殼聚糖加至600 — 1000毫升濃度為2%的氫氧化鈉溶液 中，控制溫度在70—80。C之間，攪拌1-3小時(shí)，抽濾，再加入800毫 升濃度為2%的氫氧化鈉溶液，相同過程重復(fù)3次，將得到的固形物用 去離子水洗PH值至7 — 8， 5(TC真空干燥烘干得到殼聚糖的粗品； 將殼聚糖粗品溶解在2000 —10000毫升濃度為1一2%的醋酸溶液中，300 目絹布過濾除雜，用濃度為10W氫氧化鈉溶液調(diào)ra值至8—9之間得到 乳膠狀沉淀，然后固液分離，用去離子水洗滌PH值至7 — 8;用1000— 2000毫升濃度為95%乙醇脫水，1000—2000毫升濃度為70%乙醇洗滌 3—4次脫鹽；最后5(TC真空干燥得純化殼聚糖；
第三步.純化殼聚糖的堿化處理
將純化所得到的殼聚糖經(jīng)強(qiáng)堿作用形成殼聚糖的活化形式羥一K型； 第四步.殼聚糖的羥丁基化
將活化形式羥一K型的殼聚糖10克中多余的堿液用100目絹布過濾擠 出，轉(zhuǎn)至三口瓶中，加入50 — 100毫升異丙醇攪拌1一2小時(shí)使殼聚糖完 全分散開，然后用分液漏斗慢慢滴加50-200毫升1, 2—環(huán)氧丁烷，常 溫下反應(yīng)4一5天，反應(yīng)完全后，用8—10倍體積的丙酮沉淀、洗滌，50°C 真空干燥得到白色粉末狀。 所述的殼聚糖的強(qiáng)堿化方法為
將10克純化殼聚糖加入10—50毫升異丙醇，在1000ml三口燒瓶中膨脹30—60分鐘，100目絹布擠出多余的異丙醇，然后加入70—120毫 升濃度為50%的氫氧化鉀溶液，攪拌1小時(shí)，一10。C一一3CTC中凍存， 次日拿出融化，相同的過程重復(fù)2次；
實(shí)施例2本發(fā)明的羥丁基殼聚糖的制備
第一步殼聚糖的制備同實(shí)施例1;
第二步殼聚糖的純化同實(shí)施例1;
第三步殼聚糖的堿化同實(shí)施例1;
第四步.殼聚糖的羥丁基化
將堿化好的殼聚糖10克中多余的堿液用100目絹布過濾擠出，轉(zhuǎn)至三口 瓶中，加入80毫升異丙醇攪拌2小時(shí)使殼聚糖完全分散開，然后分液漏 斗慢慢滴加100毫升1， 2—環(huán)氧丁垸，常溫下反應(yīng)5天，反應(yīng)完全后， 9倍體積丙酮沉淀、洗滌PH值至7—8， 5(TC真空干燥得到白色粉末狀。
實(shí)施例3本發(fā)明的羥丁基殼聚糖的制備
第一步殼聚糖的制備同實(shí)施例1;
第二步殼聚糖的純化同實(shí)施例1;
第三步殼聚糖的堿化同實(shí)施例1;
第四步.殼聚糖的羥丁基化
將堿化好的殼聚糖10克中多余的堿液用100目絹布過濾擠出，轉(zhuǎn)至三口 瓶中，加入80毫升異丙醇攪拌1一2小時(shí)使殼聚糖完全分散開，然后分 液漏斗慢慢滴加200毫升1， 2—環(huán)氧丁垸，常溫下反應(yīng)4天，反應(yīng)完全 后，9倍體積丙酮沉淀、洗滌PH值至7—8， 5(TC真空干燥得到白色粉末 狀。
實(shí)施例4本發(fā)明的羥丁基殼聚糖的制備
第一步殼聚糖的制備同實(shí)施例1; 第二步殼聚糖的純化同實(shí)施例1;
第三步殼聚糖的堿化
將純化殼聚糖10克加入100毫升50%的KOH溶液中，常溫下放置24小時(shí)。 第四步殼聚糖的羥丁基化同實(shí)例3將樣品和KBr混合壓片，以KBr為參比，紅外光譜分析(FTIR)表明羥丁基化 主要發(fā)生在6—OH上(見圖1，圖2)，流變學(xué)性能測(cè)定結(jié)果表明其最小臨界溶液 溫度(Lower critical solution temperature 1XST)2. 5%時(shí)為43. 5°C， 5%時(shí) 為25'C(見圖3，圖4)。
實(shí)例樣品和原料殼聚糖主要性能對(duì)比表
水溶性溫敏性(LCST， 5%)
實(shí)例1樣品溶解，少量未溶65. 2°C
實(shí)例2樣品完全溶解56. 4°C
實(shí)例3樣品完全溶解45. 0°C
實(shí)例4樣品完全溶解25 。C
原料殼聚糖不溶無
權(quán)利要求
1.一種溫敏性殼聚糖衍生物-羥丁基殼聚糖的制備方法，其特征在于該方法為第一步.殼聚糖的制備制備殼聚糖溶液取50克-100克新鮮蝦殼，去除頭、腳和尾，用清水洗凈，用500-1000毫升濃度為5％鹽酸浸泡除鈣，用500-1000毫升濃度為10％的氫氧化鈉浸泡去除雜蛋白，用注射用水洗滌PH至7-8、烘干、磨粉得到粉末幾丁質(zhì)，然后在500-1000毫升濃度為50％的氫氧化鈉溶液中溫度為80℃-100℃脫乙酰反應(yīng)18-24小時(shí)，用注射用水洗滌PH值至7-8，用濃度為95％的酒精脫水，最后真空干燥得脫乙酰度為85-95％的殼聚糖；第二步.殼聚糖的純化，去除殼聚糖中的殘存蛋白和色素將第一步制備的殼聚糖加至600-1000毫升濃度為2％的氫氧化鈉溶液中，控制溫度在70-80℃之間，攪拌1-3小時(shí)，抽濾，再加入800-1000毫升濃度為2％的氫氧化鈉溶液，相同過程重復(fù)3次，將得到的固形物用去離子水洗PH值至7-8，50℃真空干燥烘干得到殼聚糖的粗品；將殼聚糖粗品溶解在2000-10000毫升濃度為1-2％的醋酸溶液中，300目絹布過濾除雜，用濃度為10％氫氧化鈉溶液調(diào)PH值至8-9之間得到乳膠狀沉淀，然后固液分離，用去離子水洗滌PH值至7-8；用1000-2000毫升濃度為95％乙醇脫水，1000-2000毫升濃度為70％乙醇洗滌3-4次脫鹽；最后50℃真空干燥得純化殼聚糖；第三步.純化殼聚糖的堿化處理將純化所得到的殼聚糖經(jīng)氫氧化鉀作用形成殼聚糖的活化形式羥-K型；第四步.殼聚糖的羥丁基化將活化形式羥-K型的殼聚糖10克中多余的堿液用100目絹布過濾擠出，轉(zhuǎn)至三口瓶中，加入50-100毫升異丙醇攪拌1-2小時(shí)使殼聚糖完全分散開，然后用分液漏斗慢慢滴加50-200毫升1，2-環(huán)氧丁烷，常溫下反應(yīng)4-5天，反應(yīng)完全后，用8-10倍體積的丙酮沉淀、洗滌，50℃真空干燥得到白色粉末狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種殼聚糖衍生物的制備方法，其特征在于首先將純化殼聚糖經(jīng)強(qiáng)堿活化成羥-K型殼聚糖，然后以1，2-環(huán)氧丁烷為醚化劑，以異丙醇為分散相，室溫下溫和反應(yīng)2-4天，反應(yīng)完畢后8-10倍體積丙酮沉淀、洗滌至中性，50℃真空干燥得到白色粉末狀。通過控制殼聚糖/1，2-環(huán)氧丁烷的比例和反應(yīng)時(shí)間得到不同取代度的羥丁基殼聚糖，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是水溶性好，同時(shí)在生理溫度下具有溫敏性。
文檔編號(hào)C08B37/00GK101284884SQ200810033699
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月19日
發(fā)明者侯春林, 顧其勝, 魏長(zhǎng)征 申請(qǐng)人:上海其勝生物材料技術(shù)研究所有限公司