殼聚糖及衍生物課件

殼聚糖及衍生物的應用

北京聯(lián)合大學應用文理學院林強

linqiang@

2015.4

殼聚糖及衍生物的應用

北京聯(lián)合大學應用文理學院林強

一.殼聚糖的研究背景chitosan

殼聚糖是由海洋中蝦殼、蟹殼中的甲殼素，經過脫乙酰反應得到的天然生物材料

一.殼聚糖的研究背景chitosan

殼聚糖是由海殼聚糖的結構（chitosan）、性質殼聚糖是含有氨基的多聚糖，一般高分子量殼聚糖不溶于水?？扇苡谝宜崴芤?。殼聚糖分子量在十幾到二十萬左右。殼聚糖無毒、可生物降解、生物相容性好。在食品、醫(yī)藥、化妝品等方面應用前景廣闊殼聚糖的結構（chitosan）、性質殼聚糖在醫(yī)藥領域中的應用藥物活性成分藥物分離材料藥物制劑輔助材料藥物分散劑（表面活性劑）殼聚糖在醫(yī)藥領域中的應用藥物活性成分藥物分離材料藥物制劑輔助5甲殼素和殼聚糖的提取和制備蝦、蟹殼漂洗脫鈣及無機組脫蛋白質及脂肪脫堿、漂洗水洗、烘干甲殼素產品濃堿處理水性、烘干殼聚糖產品二殼聚糖及衍生物制備及生物活性5甲殼素和殼聚糖的提取和制備蝦、蟹殼漂洗脫鈣及無機組脫蛋白質甲殼素的提?。河?～6wt％的HCl溶液重復浸泡脫鈣24h以上去除礦物質；然后用NaOH溶液在115oC保溫6h，再通過離心和洗滌脫出蛋白質。除礦物質和脫蛋白質的過程反復進行，直到除去所有的無機物和蛋白質，得到甲殼素。最終產物的乙酰度可能會比原料略低，因為在處理過程中除去了部分乙?；?。甲殼素的提?。?/p>

殼聚糖的制備

最常用的方法是異相反應。在強堿溶液（40~50wt％NaOH）、135oC、氮氣保護下反應3h。脫乙酰反應開始非?？?，但是在反應完成以前會減慢和停止。阻礙反應進行的原因是由于在脫乙酰過程中，C3位上的乙?；土u基的重排。殼聚糖也可以由酶催化脫乙酰，這樣能提高脫乙酰度。但是對于酶的選擇必須十分謹慎，因為很多酶同時會降解高分子。

殼聚糖的制備

最常用的方法是異相反應。在強堿溶液（40~5低聚殼聚糖（殼寡糖）由10個以下氨基葡萄糖聚合而成的低聚糖生物活性：1.提高免疫2.抗氧化3.抗腫瘤4.調節(jié)腸道有益菌群低聚殼聚糖（殼寡糖）由10個以下氨基葡萄糖聚合而成的低聚糖殼寡糖制備1.化學講解法鹽酸水解、雙氧水氧化降解2.酶水解真菌發(fā)酵產生的殼聚糖酶，種類比較多，多為內切酶?；旌厦赴ǖ鞍酌?、纖維素酶、淀粉酶復合酶。殼寡糖制備1.化學講解法酸降解和氧化降解由于產品相對分子質量分布較寬、降解時間長或存在其它副反應等缺點，而使其應用受到限制。專一酶沒有工業(yè)化生產，價格昂貴，非專一性酶活性有限，產品分子流量相對較大。酸降解和氧化降解由于產品相對分子質量分布較寬、降解時間長或存H2O2與纖維素酶聯(lián)合降解在纖維素酶降解的后期向體系內引入H2O2快速氧化降解,以提高反應速率、縮小產品分子量分布寬度。反應條件纖維素酶降解時酶糖比0.2,pH4.6、50℃、時間為3h；后續(xù)H2O2降解時用量為0.8~1.0(ml/g)、75℃、時間為1.5h，所得降解產物的平均分子量約為1500

H2O2與纖維素酶聯(lián)合降解在纖維素酶降解的后期向體系內引入HH2O2與纖維素酶聯(lián)合降解產物產品與原料的紅外光譜圖H2O2與纖維素酶聯(lián)合降解產物產品與原料的紅外光譜圖殼寡糖凝膠色譜圖殼寡糖凝膠色譜圖殼聚糖及衍生物ppt課件復合酶法制備殼寡糖氧化化法最佳工藝條件下的產品４h纖維素酶法最佳工藝條件下的產品6h篩選出的1號復合酶，5h篩選出的2號復合酶，5h復合酶法制備殼寡糖氧化化法最佳工藝條件下的產品４h纖維素酶法氨基葡萄糖及鹽生物活性1.舒緩因關節(jié)炎引起的疼痛、僵硬和腫脹2.強化軟骨結構，預防關節(jié)功能失效3.潤滑關節(jié)及維持關節(jié)功能氨基葡萄糖鹽酸鹽藥物氨基葡萄糖及鹽生物活性1.舒緩因關節(jié)炎引起的疼痛、僵硬和腫脹N-乙酰氨基葡萄糖在臨床上是治療風濕性及類風濕性關節(jié)炎的藥物。它也可以作為食品抗氧化劑及嬰幼兒食品添加劑，糖尿病患者甜味劑。主要用于臨床增強人體免疫系統(tǒng)的功能，抑制癌細胞或纖維細胞的過度生長，對癌癥和惡性腫癌起到抑制和治療作用；對于各種炎癥，能起到有效的治療，對骨關節(jié)炎及關節(jié)疼痛也有治療作用。N-乙酰氨基葡萄糖在臨床上是治療風濕性及類風濕性關節(jié)炎的殼聚糖化學改性殼聚糖化學改性三、殼聚糖及衍生物在藥物制劑中應用1.膜劑將殼聚糖無紡布、殼聚糖流涎膜、殼聚糖涂層紗布等多種醫(yī)用材料用于臨床，其中用殼聚糖醋酸溶液制成的殼聚糖無紡布透氣透水性能極佳，用于大面積的燒、燙傷、效果很好。良好的成膜性三、殼聚糖及衍生物在藥物制劑中應用1.膜劑良好的成膜性粉劑精制的殼聚糖細粉（150μm）可用于制備粉劑，能明顯促進傷口愈合。難溶性藥物如灰黃霉素、苯妥英、苯巴比妥、及消炎痛等與殼聚糖細粉共同研磨，可減少藥物結晶顆粒，提高其溶解性和生物利用度。粉劑精制的殼聚糖細粉（150μm）可用于制備顆粒劑用殼聚糖與相關藥物制成顆粒劑，可改善口服制劑在胃腸尤其在胃內的滯留時間，以提高藥物的生物利用率。如用殼聚糖與消炎痛制成一種新型的緩釋顆粒，含藥50%，體外溶出試驗表明，藥物釋放是緩慢的，而且?guī)缀跏峭耆摹ｎw粒劑片劑殼聚糖壓片制成的片劑，可作咀嚼片、舌下片或口腔粘膜片直接壓片時的稀釋劑微囊劑大豆異黃酮-殼聚糖-海藻酸鈉微囊片劑殼聚糖壓片制成的片劑，可作咀嚼片、舌下大豆異黃酮-殼聚糖殼聚糖緩釋制劑各種殼聚糖基質緩釋材料體系殼聚糖微球的緩釋機理藥物從殼聚糖微球體系緩釋主要有三種不同機理：從粒子表面緩釋；從溶脹的橡膠態(tài)基材擴散；從聚合物基材的溶蝕緩釋。殼聚糖表面大量親水基團粘附蛋白質。殼聚糖本身糖苷鍵緩慢水解帶動藥物釋放，表面積分子量影響釋放速度。藥物在殼聚糖凝膠內擴散速度明顯慢于水溶液中。殼聚糖緩釋制劑各種殼聚糖基質緩釋材料體系殼聚糖微球的緩釋機理殼聚糖及衍生物ppt課件殼聚糖負載環(huán)丙沙星微球載藥微球表面有許多微孔，隨著LVF/CS增大，微球表面逐漸被藥物所覆蓋。殼聚糖負載環(huán)丙沙星微球載藥微球表面有許多微孔，隨著LVF/C殼聚糖膠束阿霉素納米膠束自組裝過程殼聚糖膠束阿霉素納米膠束自組裝過程殼聚糖納米粒納米級聚合物粒子通常是指直徑在10-500nm的膠體粒子。殼聚糖納米粒納米級聚合物粒子通常是指直徑在10-500nm的殼聚糖納米粒特點：藥物包封率高穩(wěn)定性強釋藥時間長活性組分(藥物、生物活性材料等)通過溶解和包覆位于粒子內部，或者通過吸附和附著作用位于粒子表面。殼聚糖納米粒特點：四.殼聚糖表面活性劑及應用保濕、潤膚增稠、乳化、分散、膠體保護抑菌抗靜電、毛發(fā)柔順抗皺、美白殼聚糖成膜、微囊化四.殼聚糖表面活性劑及應用保濕、潤膚增稠、乳化、分散、膠體.殼聚糖的改性殼聚糖含有羥基和氨基能進行各種化學改性，從而改變殼聚糖的性質，如增強抑菌性、增加水溶性、增強保濕性、改善表面活性、增加抗氧化活性、制備智能緩釋材料，總之通過殼聚糖改性能賦予殼聚糖多種強大功能。.殼聚糖的改性常見殼聚糖改性或載體殼聚糖季銨基團接枝負載金屬或氧化物磺化、磷酸化負載天然活性物質羥乙基化烷基化常見殼聚糖改性或載體殼聚糖季銨基團接枝負載金屬或氧化物磺化、

1.N-烷基化反應或O-烷基化反應

羧甲基殼聚糖制備,提高了水溶性和抑菌性。具有良好的成膜性

1.N-烷基化反應或O-烷基化反應

羧甲基殼聚糖制備,

2.羧甲基殼聚糖表面活性劑的合成

（1）用脂肪醛進行N-烷基化

2.羧甲基殼聚糖表面活性劑的合成

（1）用脂肪醛進（2）用鹵代烷進行烷基化（2）用鹵代烷進行烷基化羧甲基殼聚糖表面活性劑性質羧甲基殼聚糖表面活性劑性質碳原子個數增加，表面張力下降碳原子個數增加，表面張力下降羧甲基殼聚糖表面活性劑性質白色或淺黃色固體。C16-CMCS可以在CMC下，表面張力可降低至34.72mN/m。起泡性不高，泡沫穩(wěn)定性較好。C16-CMCS乳化力最好，高于吐溫60起始值高達近70%且其乳化力的穩(wěn)定性也較好。C4~C16-CMCS的HLB值在3~14之間羧甲基殼聚糖表面活性劑性質3.殼聚糖與谷氨酸的反應

生成的N-?；衔锞哂辛己帽裥院退苄?。還可以與天冬酸、各種酸酐反應3.殼聚糖與谷氨酸的反應

生成的N-?；衔锞哂辛己帽?.N-羧基化，殼聚糖與乙醛酸的反應4.N-羧基化，殼聚糖與乙醛酸的反應5.O-羥丙基化反應5.O-羥丙基化反應6.HPCS表面活性劑合成

R可以是C4—C166.HPCS表面活性劑合成

R可以是C4—C167.與縮水甘油反應，生成的化合物具有良好的保濕性7.與縮水甘油反應，生成的化合物具有良好的保濕性8.二羥丙基殼聚糖DHPCS合成殼聚糖基表面活性劑，可以調節(jié)R的碳數得到不同HLB值表面活性劑8.二羥丙基殼聚糖DHPCS合成殼聚糖基表面活性劑，可以調節(jié)不同碳數HPCS與吐溫-80乳化能力比較不同碳數HPCS與吐溫-80乳化能力比較二羥丙基殼聚糖DHPCS表面活性劑性質不同碳數的DHPCS表面活性劑的cmc為0.016~0.04g/L?？山档偷淖畹捅砻鎻埩?2.73mN/m。C4~C16-DHPCS的HLB值在11~15之間Cn-DHPCS類表面活性劑的乳化性能高于吐溫80C4~C16-HPCS的起泡性均表現(xiàn)良好。泡沫穩(wěn)定性FVS值最高可達到96%左右，此類表面活性劑可以用來做泡沫穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑被加以應用二羥丙基殼聚糖DHPCS表面活性劑性質不同碳數的DHPCS9.N-季銨鹽化，制備多陽離子聚合物9.N-季銨鹽化，制備多陽離子聚合物10.2-羥基-3氯丙磺酸鈉合成10.2-羥基-3氯丙磺酸鈉合成11.殼聚糖磺酸鈉表面活性劑合成11.殼聚糖磺酸鈉表面活性劑合成12.N取代羧甲基殼聚糖抑菌劑制備12.N取代羧甲基殼聚糖抑菌劑制備

13.

N,N,N-三甲基殼聚糖碘化銨的合成

具有良好的且具有良好的保濕

性能，還可用作殺菌抑菌劑、乳化劑、抗靜電劑、洗滌劑、分散劑、勻染劑

13.N,N,N-三甲基殼聚糖碘化銨的合成

具有良好的

14.水溶性陽離子殼聚糖

可以通過膠束負載活性成分，有良好的生物相容性和生物降解性

GTMAC

14.水溶性陽離子殼聚糖

可以通過膠束負載活性成分，有良好15.殼聚糖磷酸化

促進牙周組織再生，促進鈣吸收，促進表皮細胞生長，仿骨材料。15.殼聚糖磷酸化

促進牙周組織再生，促進鈣吸收，促進表皮

16.殼聚糖磺化反應

具有類肝素作用，水溶性好，具有良好抑菌活性，激活表皮細胞、提高免疫能力等

16.殼聚糖磺化反應

具有類肝素作用，水溶性好，具有良好抑17.殼聚糖-AgO微?？咕?7.殼聚糖-AgO微?？咕ひ志さ目咕钚砸志さ目咕钚?/p>

18.殼聚糖-環(huán)糊精微粒合成和應用前景，可以負載活性物質和保護不穩(wěn)定性物質。

18.殼聚糖-環(huán)糊精微粒合成和應用前景，可以負載活性物質和殼聚糖-環(huán)糊精微粒SEM照片

殼聚糖-環(huán)糊精微粒SEM照片

五.殼聚糖其他重要應用1.生物醫(yī)學材料人造骨、人造皮膚、心臟支架、手術防粘連紙張、手術縫合線等。殼聚糖人造骨組織殼聚糖人造纖維五.殼聚糖其他重要應用1.生物醫(yī)學材料殼聚糖人造骨組織殼聚糖復合殼聚糖支架材料殼聚糖人造皮膚復合殼聚糖支架材料殼聚糖人造皮膚2.殼聚糖抑菌材料水果保鮮、衛(wèi)生材料3.環(huán)保材料吸附廢水中重金屬、染料、有機物4.