2009, Vol. 30, No. 21
食品科学※营养卫生
368羧甲基壳聚糖与阿霉素联合对Ｈｅｌａ细胞的
抑制作用研究
杨靖亚，王晓霁，张 建
(上海海洋大学食品学院，上海 201306)
摘 要：目的：探讨羧甲基壳聚糖与阿霉素联合应用对人宫颈癌Hela 细胞增殖的影响。方法：采用四甲基偶氮唑蓝(MTT)比色法测定单独和合用羧甲基壳聚糖与阿霉素对癌细胞的生长抑制作用，应用金氏公式进行联合用药分析。结果：羧甲基壳聚糖和阿霉素均可有效的抑制癌细胞生长，且同时给药对癌细胞可产生单纯相加至增强的协同杀伤效果。序贯给药法中先给阿霉素后给羧甲基壳聚糖结果为协同作用，先给羧甲基壳聚糖后给阿霉素为拮抗作用。结论：羧甲基壳聚糖与阿霉素同时联合用药可产生协同作用，序贯联合用药产生单向协同作用。关键词：羧甲基壳聚糖；阿霉素；MT T 法；He la ；药物协同作用；细胞增殖
Inhibitory Effect of Combined Administration of Carboxymethyl-chitosan and Adriamycin on Hela Cells
YANG Jing-ya ，WANG Xiao-ji ，ZHANG Jian
(College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)
Abstract ：Objective: To investigate the effect of combined administration of carboxymethyl chitosan (CM-CTS) and adriamycin (ADR) on proliferation of human cervical carcinoma cell line (Hela) in vitro . Methods: Effects of both drugs on proliferation of tumor cells were evaluated by MTT assay. Results: Alone administration of CM-CTS or ADR revealed an inhibitory effect on proliferation of tumor cells and a synergistic effect on inhibition of tumor cell proliferation was observed under simultaneous administration of both drugs. In addition, sequential administration of ADR followed by CM-CTS had a synergistic effect; in contrast, sequential administration of CM-CTS followed by ADR exhibited an antagonistic effect. Conclusion:Simultaneous administration of CM-CTS and ADR revealed a synergistic effect and sequential administration of CM-CTS and ADR exhibited an unidirectional synergistic effect.
Key words ：carboxymethyl-chitosan ；adriamycin ；MTT assay ；Hela ；synergistic effect ；cell proliferation 中图分类号：R979.1 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2009)21-0368-03
收稿日期：2009-07-02
基金项目：上海市教育委员会科研创新项目(09YZ265)
作者简介：杨靖亚(1976—)，女，副教授，博士，主要从事海洋生物资源综合利用与海洋药物的开发、肿瘤药理学研究。 E-mail ：jyyong@https://www.doczj.com/doc/1412318527.html,
壳聚糖(chitosan ，CTS)是甲壳类动物等生物组织中广泛存在的一种天然高分子聚合物，因其广泛的药理活性、优良的生物相容性和生物可降解性等特点，在抑制肿瘤生长和延长存活期方面起到了积极作用。CTS 具有正电荷，而肿瘤细胞与正常细胞相比带有更多的负电荷，从而显示了CTS 良好的靶向性[1]。但CTS 只能溶于酸性水溶液，不能直接溶于水，这在很大程度上限制了它的应用。羧甲基壳聚糖(carboxymethyl-chitosan ，CM-CTS)是典型的壳聚糖醚化产物，使得壳聚糖具有更好的生物相容性、抗菌性等，极大地拓展了壳聚糖的利用价值和应用范围[2]。杨靖亚等[3]通过实验发现羧甲基
壳聚糖抑制95-D 细胞的克隆形成达95%，说明羧甲基壳聚糖对95-D 细胞的增殖有显著的抑制作用，但CM-CTS 与化疗药物合用的效果目前尚未见相关文献报道。有研究发现：硒化壳聚糖与低浓度的ADM 同时合用，既可产生显著的协同效果，又可避免ADM 的毒副作用[4]。本实验拟采用四甲基偶氮唑蓝(MTT)比色法观察CM-CTS 与阿霉素(adriamycin ，ADM)合用时对人宫颈癌Hela 细胞抗肿瘤增殖的影响，以探讨CM-CTS 作为抗癌药物与ADM 联合用药的特性和临床应用的可行性。１
材料与方法
369※营养卫生食品科学2009, Vol. 30, No. 21
1.1材料、试剂与仪器
CM-CTS由浙江澳兴生物科技有限公司惠赠；Hela
细胞为华东理工大学药学院提供，用含10%小牛血清的
RPMI1640培养基传代、培养。
RPMI1640培养基 Gibco公司；小牛血清上海普飞生物技术有限公司；盐酸阿霉素汕头经济特区明治医药有限公司；MTT 上海实生细胞生物技术有限公司；BioRad 680型酶标仪。
1.2联合用药体外抗癌活性测定
1.2.1同时联合用药对肿瘤细胞的杀伤作用
在96孔板上接种处于指数生长期的肿瘤细胞悬液100μl，接种密度1×104个/孔，药物组每孔加等体积、不同浓度药液，对照组加等体积溶剂，设4个复孔，无细胞孔为背景，置5% CO2，37℃培养48h后每孔加MTT 20μl，继续培养4h后，吸弃上清，每孔加入200μl二甲基亚砜，振荡10min，待MTT还原产物完全溶解，用酶标仪以490nm波长测定其光密度。
OD对照组－OD药物组
抑制率(%)=————————×100
OD对照组
1.2.2序贯联合给药法对肿瘤细胞的杀伤作用
肿瘤细胞悬液1×104个/孔接种于96孔板，加不同浓度A药物，阴性对照组加等量溶剂，37℃，5%CO2培养24h后弃去上清，再分为A药对照组，及A B药序贯组，后者加不同浓度B药液，前者加等量溶剂。对照组细胞以同样方法接种后分为阴性对照组及B药对照组，前者加等量溶剂，后者加不同浓度的B药。每个浓度重复4孔，无细胞孔为背景，置5%CO2，37℃培养24h后，同样以上述方法测定其光密度。
1.3数据分析
评价药物合用体外细胞毒是否有协同作用参照金氏公式判断：
Q=E a+b/(E a＋E b－E a×E b)
式中：E a+b为合并用药抑制率；E a和E b分别为A 药和B药的抑制率。式中分子代表“实测合并效应”，分母是“期望合并效应”，Q是两者之比。Q=0.85～1.15为单纯相加(+)，Q=1.15～2.0为增强(++)，Q>2.00为明显增强(+++)，Q＜0.85～0.55为拮抗(－)，Q＜0.55为明显拮抗(―)。
２结果与分析
2.1CM-CTS与ADM同时联合用药
二药同时合用对Hela细胞呈单纯相加至增强作用(表1)。从表1可以看出，随A D M浓度增高，二药的协同作用下降。ADM为0.63μg/ml和1.25μg/ml时不加CM-CTS其抑制率为13.12%和26.07%，加CM-CTS 200μg/ml联
浓度(μg/ml)
OD490nm抑制率(%)Q值协同作用等级CM-CTS ADM
000.442±0.0410
5000.413±0.023 6.77
10000.344±0.01122.92
20000.271±0.03739.96
40000.396±0.01010.79
00.630.386±0.01313.12
0 1.250.331±0.01226.07
0 2.500.223±0.01851.10
0 5.000.134±0.01071.98
500.630.319±0.02828.70 1.510++
50 1.250.267±0.00840.83 1.314++
50 2.500.225±0.02050.750.933+
50 5.000.143±0.00569.760.944+
1000.630.252±0.00944.45 1.345++
100 1.250.214±0.00953.32 1.239++
100 2.500.179±0.01461.480.987+
100 5.000.091±0.05781.90 1.045+
2000.630.203±0.01755.87 1.168++
200 1.250.168±0.01263.99 1.151++
200 2.500.138±0.02570.99 1.005+
200 5.000.058±0.04289.60 1.077+
4000.630.315±0.01829.75 1.322++
400 1.250.268±0.00840.72 1.196++
400 2.500.190±0.00758.86 1.044+
400 5.000.068±0.02587.32 1.164+
表１ CM-CTS与ADM对Hela细胞的体外抗肿瘤作用(n=4) Table 1 Synergistic anti-tumor effect of CM-CTS combined with ADM on HeLa in vitro in a simultaneous administration mode (n = 4)
浓度(μg/ml)
OD490nm抑制率(%)Q值协同作用等级CM-CTS ADM
000.442±0.0410
5000.408±0.0278.11
10000.382±0.03514.06
20000.304±0.02532.37
40000.380±0.03514.58
00.630.367±0.04017.56
0 1.250.318±0.03728.99
0 2.500.255±0.03143.63
0 5.000.200±0.01956.47
500.630.355±0.03220.300.837―
50 1.250.337±0.03424.500.705―
50 2.500.216±0.02452.79 1.095+
50 5.000.202±0.01456.170.936+
1000.630.343±0.01523.270.799―
100 1.250.328±0.01726.770.687―
100 2.500.226±0.03350.460.979+
100 5.000.191±0.01458.740.939+
2000.630.348±0.02922.050.498――
200 1.250.315±0.01529.630.570―
200 2.500.253±0.02044.100.713―
200 5.000.157±0.04766.670.945+
4000.630.344±0.03322.920.775―
400 1.250.279±0.04438.090.968+
400 2.500.197±0.02057.28 1.105+
400 5.000.182±0.03060.840.969+
表２ 先给CM-CTS后给ADM对Hela细胞的抗肿瘤作用(n=4) Table 2 Inhibitory effect of sequential administration of CM-CTS followed by ADM on HeLa proliferation (n = 4)
合用药，其抑制率均提高到55%以上。
2.2CM-CTS与ADM序贯联合用药
2.2.1CM-CTS→ADM序贯联合用药
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370先加CM-CTS 24h 后，去除CM-CTS 再加ADM 24h ，联合效果呈拮抗或单纯相加作用(表2)，其拮抗作用随着A DM 浓度的增高而减弱。2.2.2
ADM →CM-CTS 序贯联合用药
先加ADM 24h 后，去除ADM 再加CM-CTS 24h 联合效果呈单纯相加至增强效应(表3)，随ADM 浓度提高，其协同作用逐渐下降。
浓度(μg/ml)OD 490nm 抑制率(%)Q 值
协同作用等级
CM-CTS ADM 000.442±0.041
05000.396±0.01410.7310000.366±0.02117.7320000.287±0.01536.2840000.374±0.01915.8700.630.381±0.01614.230 1.250.303±0.02232.430 2.500.219±0.02252.210 5.000.150±0.00968.13500.630.319±0.02828.70 1.224++50 1.250.252±0.02444.45 1.120+50 2.500.189±0.03559.09 1.031+50 5.000.161±0.02965.680.918+1000.630.303±0.02532.49 1.104+100 1.250.223±0.03351.27 1.154++100 2.500.164±0.02964.86 1.069+100 5.000.131±0.02672.740.986+2000.630.262±0.02242.120.929+200 1.250.215±0.03452.970.930+200 2.500.144±0.03569.59 1.001+200 5.000.101±0.02279.620.999+4000.630.305±0.01532.08 1.152++400 1.250.238±0.01847.60 1.103+400 2.500.166±0.02564.51 1.079+400 5.00
0.134±0.026
72.04
0.984+
表３ 先给ADM 后给CM-CTS 对Hela 细胞的抗肿瘤作用(n =4)Table 3 Synergistic inhibitory effect of sequential administration
of CM-CTS followed by ADM on HeLa proliferation (n =4)３讨 论
本研究观察了不同浓度的CM-CTS 对Hela 细胞体外生长的影响，结果表明，CM-CTS 能抑制Hela 细胞的体外增殖，且这种增殖抑制作用呈剂量依赖性和时间依赖性。随着CM-CTS 浓度的增加，增殖抑制作用逐渐呈上升趋势。但当CM-CTS 浓度超过200μg/ml 后，其对癌细胞的增殖抑制作用的增加不再明显，表明CM-CTS 对Hela 细胞存活抑制作用在200μg/ml 和200μg/ml 以内呈现出浓度依赖性，C M -C T S 最大抑制活性浓度为200μg/ml ，这亦提示我们在临床应用中应该选择一个合适的作用浓度，以便在适量药物的前提下保证药物效果。
本实验选用CM-CTS 与ADM 合用在体外观察了二者对Hela 细胞增殖的影响，结果显示二者合用可产生单纯相加至增强的协同杀伤作用。尤其是CM-CTS 与低浓度ADM 的协同作用更为显著。序贯给药时二者可产生
单向协同，但协同效果不如同时合用显著。此结果提示，在临床应用时二药如同时合用，尤其是CM-CTS 与低浓度ADM 同时合用效果可能最佳，既产生显著的协同杀伤效果，又可避免A D M 的毒副作用。
根据药物受体动力学规律，若两药在任何剂量条件下合用均不超过其中强药的最大反应，则两药可能作用于同一受体[5]。本实验CM-CTS 与ADM 同时合用对Hela 细胞的抑制率均明显高于两药单独使用的抑制率，提示此二药可能通过作用于不同的受体对癌细胞产生杀伤作用，这对进一步研究CM-CTS 的作用机制提供一定的线索。两药合用后对细胞出现明显抑制作用，其增效机理可能是：1)生化作用机理上的联袂抑制，即ADM 可直接破坏DNA ，而CM-CTS 阻止DNA 的生物合成。2)从细胞动力学上考虑，这可能是因为CM-CTS 主要阻断细胞从G 0/G 1期向S 期转化，在G 1点产生阻滞[6]，而细胞S 期则为ADM 的最敏感杀伤时相之一[7]。CM-CTS 与ADM 合用，就可在G 0/G 1期和S 期同时对细胞产生阻滞杀伤作用，由此产生协同作用。提示临床上合用两药即可产生显著地疗效，又可减少ADM 的用量，避免使用大剂量ADM 化疗对患者产生骨髓抑制及心肌损害等毒副作用[8]，增强机体对化疗药物的耐受性，效果可能更好。
但在序贯给药时，先给CM-CTS 后给ADM 产生拮抗作用，其原因可能是CM-CTS 阻滞细胞于G 0/G 1期[2]，使G 1期细胞相对增多，S 期细胞相对减少，DNA 合成受限制，ADM 是细胞周期非特异性药物，但它对G 2期及S 期细胞较G 1期为敏感[9]。从而使ADM 对拓扑异构酶Ⅱ抑制作用减弱，使其对细胞的杀伤作用减弱，导致联用效果的降低。
本实验表明，CM-C TS 在具有良好抑瘤效果的同时，不伴有明显的毒副作用，还能治疗或预防肿瘤病人化疗和放疗过程中对正常细胞的损伤，显然，C M -CTS 这种独特的双重作用有利于肿瘤病人的综合治理和康复，适于联合用药，值得进一步研究和开发，具有广阔的应用前景。
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羧甲基壳聚糖制备方法 (1)将壳聚糖溶于稀乙酸中，用过量的丙酮沉淀，得到壳聚糖乙酸盐，转入带有 搅拌的反应瓶中，加入一定量的NaOH溶液和异丙醇，边搅拌边滴加氯乙酸的异丙醇溶液，控制反应温度为70℃，反应数小时，冷却至室温，用稀酸调pH值 至中性，用85%甲醇洗涤，干燥，即得羧甲基壳聚糖。[2] (2)将纯化好的壳聚糖装入带有搅拌的反应瓶中，加入一定量的20%NaOH溶液和异丙醇，在室温下搅拌60min，然后滴加氯乙酸的异丙醇溶液，在室温下反应 5h，然后用稀盐酸中和至pH值为7，用丙酮沉淀产物，过滤，用85%甲醇溶液 洗涤直至无氯离子，再用无水甲醇洗涤，60℃下真空干燥，即得产品。[2] (3)将2鲍壳聚糖加到200mL正丁醇中，室温搅拌溶胀20min，分6次加入 lOmol/L NaOH溶液，每次50mL, 40min一次，最后一次加完后再搅拌40rnin，得到碱性壳聚糖，然后把24g固体氯乙酸分5次加入，5min一次，在55~75℃ 搅拌反应3h，接着加入17mL水，用冰醋酸调pH值至7，抽滤，用70%甲醇 300mL分次洗涤，抽干后，再用300mL无水乙醇分次洗涤，于60℃真空二干燥，得产品。羧甲基化反应温度分别为55℃, 60℃, 65℃, 70℃和75℃，产量分别为31. 0g,33.8g, 36.58, 34.0g和33.2g, 65℃时最高。[2] (4)把甲壳素于一定温度下在40%~60%NaOH溶液中浸泡0. 5~5h，然后边搅拌边 加入氯乙酸，再在0~70℃反应0. 5~5h，碱酸质量比控制在(1.2~1.6):1，在 0-80℃保温5~36h，然后用稀盐酸中和，分离产物，用75%乙醇溶液洗涤，于60℃干燥。这个方法也可制备羧甲基壳聚糖。[2] (5) 15g壳聚糖先在50%(w/w) NaOH溶液中碱化，然后加150mL异丙醇搅拌， 加入18g氯乙酸，在65℃反应2h，用酸中和，70%甲醇多次洗涤，然后溶于水中，再用丙酮沉淀，过滤，用无水乙醇反复洗涤，过滤，真空干燥，得到精制 的羧甲基壳聚糖。[2] (6) 3g粉状壳聚糖悬浮于100mL浓度分别为25%, 30%, 35%,40%的NaOH溶液中，加入5g氯乙酸与冰醋酸的混合液(摩尔比为1:1)，在30℃下反应，每隔1h加 入5g氯乙酸与冰醋酸的混合液搅拌反应6h，最后用盐酸中和，过滤，用甲醇 反复洗涤，干燥，得产物。[2] (7) 10g壳聚糖溶于1000mL 1%乙酸溶液中，加入200mL氯乙酸钠(氯乙酸用氢 氧化钠溶液中和)及50%氢氧化钠溶液150mL，室温间歇搅拌反应4h，用酸中和 停止反应，离心分离沉淀，溶于碱，过滤，滤液再中和，离心分离沉淀，用甲 醇洗涤，干燥，得产物。[2] (8)超声波法制备羧甲基壳聚糖，可显著缩短反应时间，提高羧甲基的取代度。将0. 5g壳聚糖与5mL异丙醇、10ml 30 %NaOH溶液混合，再加入溶于10rnl异丙醇的氯 乙酸(壳聚糖与氯乙酸的质量比为1：4~5)，在三角瓶中摇荡几分钟后，置于超声波清洗器中，用水作振荡介质，调节输出功率40W，升温到60℃反应3h，之后倾去上层 清液，向粘状物中加入40rnL水，充分搅拌溶解，用1000盐酸中和到pH值为7,滤去不溶物，滤液中加入适量甲醇沉淀，过滤，无水乙醇洗涤，100℃烘干，即得产物。
人体免疫功能卫士----壳聚糖 壳聚糖是一种天然高分子聚合物，属于氨基多糖，学名为学名为[（1．4）-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖] 。是至今为止唯一发现的带阳离子性质的碱性多糖，壳聚糖在自然界中广泛存在于低等生物菌类，藻类的细胞，节支动物虾、蟹、昆虫的外壳等。广泛应用于食品、、医药、保健、生物工程等领域。 远在几千年前[本草纲目]中早已有蟹壳粉的记录，可见古人早已将壳聚糖做为医疗之用。根据现代医学研究。壳聚糖是继蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质之后人体不可缺少又一生命要素，对人体健康有；八大作用； 壳聚糖的八大功能 壳聚糖是目前宇宙中发现的唯一带正电荷的阳离子食物纤维，与人体具有良好的亲和性。是现代病、常见病的克星，临床验证它对人体的健康有八大功能。 1、减肥调脂 壳聚糖带有阳离子的壳聚糖，在肠道内与脂肪及胆汁酸结合，可阻断脂肪消化与吸收，清利胆道，降低中性脂肪及低密度脂蛋白，溶解血栓，防止动脉硬化及脑中风。 2、美容护肤靓丽容颜 壳聚糖具有很好的活化细胞作用和保湿功能，可以促进新陈代谢，修复衰老变异细胞。 3、强化免疫系统抑制肿瘤 壳聚糖升高血液PH值，增强免疫活性细胞质量和数量，抑制肿瘤血管内皮细胞的生长，抑制肿瘤转移，减轻放疗化疗的副作用。 4、保肝护肝护，防醉酒 壳聚糖可活化修复肝细胞，强化肝脏功能，防治脂肪肝和肝炎。促进肝脏氧化酶分泌，防止醉酒。 5、糖尿病患者的福音 壳聚糖可提高体液的PH值，使体液呈弱碱性，并能活化修复胰岛细胞，促使胰岛素分泌。 6、防治高血压 壳聚糖带正电荷可与食盐中的氯离子结合并排出体外，还能减少血管紧张素Ⅱ的生成，降低血压。 7 促进肠道有益菌繁殖 壳聚糖促进肠内有益细菌繁殖，抑制有害细菌生长，进而达到吸收营养之效果。 8、吸附，排出体内重金属 在公害污染环境中最难治疗的就是重金属所引起的疾病，壳聚糖可吸附和络合重金属并排出体外，保持体内电解质之平衡 蓝湾壳聚糖的非凡功能： 三调◆调节pH 值，改善酸性体质 ◆调节内分泌，激活荷尔蒙作用 ◆双向调节免疫，增强自愈力 三降◆降血脂、降血糖、降血压
绿色原料——壳聚糖的应用研究进展 09化学1班 XXX 指导老师：沈友教授 (惠州学院化学工程系，广东，惠州，516007) 摘要:本文综述了绿色原料壳聚糖的应用研究进展，着重介绍了壳聚糖在食品，水处理，生物药用，造纸业等方面的应用。 关键词:壳聚糖应用食品水处理 前言 原料在化学品的合成中非常重要，其可以成为影响一个化学品的制造、加工与使用的最大因素之一。如果一个化学品的原料对环境有负面的影响，则该化学品也很可能对环境具有净的负面影响。要实现绿色化学，在选择原料时应尽量使用对人体和环境无害的材料，避免使用枯竭或稀有的材料，尽量采用回收再生的原材料，采用易于提取、可循环利用的原材料，使用环境可降解的原材料。 自然界的有机物，数量最大的是纤维素，其次是蛋白质，排在第三位的是甲壳素，估计每年生物合成甲壳素100 亿t。甲壳素N-脱乙酰基的产物壳聚糖就是一种重要的绿色原料。 壳聚糖化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，壳聚糖的外观为白色或淡黄色半透明状固体, 略有珍珠光泽, 可溶于大多数稀酸如盐酸、醋酸、苯甲酸等溶液, 且溶于酸后,分子中氨基可与质子相结合, 而使自身带正电荷。自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。壳聚糖无毒无害,具有良好的保湿性、润湿性,能防止静电; 化学稳定性良好, 但吸湿性较强, 遇水易分解。对壳聚糖进行化学改性, 得到的壳聚糖衍生物在许多物化性质方面都得到改善，其应用也更加受到关注。本文着重介绍了壳聚糖在食品，医药，水处理方面的应用进展。
壳聚糖 壳聚糖(chitosan)是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。针对患者，壳聚糖降血脂、降血糖的作用已有研究报告。 分子式:C56H103N9O39 分子量:1526.4539 简介 壳聚糖是甲壳质经脱乙酰反应后的产品，脱乙酰基程度(D.D)决定了大分子链上胺基(NH2)含量的多少，而且D.D增加，由于胺基质子化而使壳聚糖在稀酸溶液中带电基团增多，聚电解质电荷密度增加，其结果必将导致其结构，性质和性能上的变化，至今壳聚糖稀溶液性质方面的研究都忽略了D.D值对方程的影响。 壳聚糖是以甲壳质为原料，再经提炼而成，不溶于水，能溶于稀酸，能被人体吸收。壳聚糖是甲壳质的一级衍生物。其化学结构为带阳离子的高分子碱性多糖聚合物，并具有独特的理化性能和生物活化功能。 近年来国内外的报导主要集中在吸附和絮凝方面。也有报道表明，壳聚糖是一种很好的污泥调理剂，将其用于活性污泥法废水处理，有助于形成良好的活性污泥菌胶团，并能提高处理效率。但研究其对活性污泥中微生物活性的影响以及其强化生物作用的机理，国内外均未见有报导。
在甲壳素分子中，因其内外氢键的相互作用，形成了有序的大分子结构．溶解性能很差，这限制了它在许多方面的应用， 而甲壳素经脱乙酰化处理的产物一壳聚糖，却由于其分子结构中大量游离氨的存在，溶解性能大大改观，具有一些独特的物化性质及生理功能，在农业、医药、食品、化妆品、环保诸方面具有广阔的应用前景。 物性数据 1. 性状:白色无定形透明物质，无味无臭。 2. 密度（g/mL,25℃）：未确定 3. 相对蒸汽密度（g/mL,空气=1）：未确定 4. 熔点（oC）：未确定 5. 沸点（oC,常压）：未确定 6. 沸点（oC,5.2kPa）：未确定 7. 折射率：未确定 8. 闪点（oC）：未确定 9. 比旋光度（o）：未确定 10. 自燃点或引燃温度（oC）：未确定 11. 蒸气压（kPa,20oC）：未确定 12. 饱和蒸气压（kPa,60oC）：未确定 13. 燃烧热（KJ/mol）：未确定
壳聚糖的结构、性质及其应用 张洁海洋药学0844130 摘要：生物相容性好、可降解、对组织和细胞无毒副作用的生物材料一直是生物医学领域研究的热点。壳聚糖(α(1-4)2-氨基2-去氧β-D葡聚糖)是甲壳素脱乙酰得到的天然多糖中惟一的碱性多糖,具有很多优良的特性。本文就壳聚糖的结构、性质及其应用进行综述。 关键词：壳聚糖，结构，性质，应用 壳聚糖(Chitosan，简称CTS)，壳聚糖是由N-乙酰糖胺组成,其中糖胺的含量超过90%,具有黏多糖相似的结构特点,而黏多糖在组织中分布广泛,是细胞膜有机组成成分之一,故壳聚糖具有优异的生物相容性⑴~⑵。表现为无毒、无刺激、无免疫抗原、无热原反应、不溶血,有抗菌消炎、促进伤口愈合,抗酸、抗溃疡、降脂和降低胆固醇的作用⑶~⑸。而且具有直接抑制肿瘤细胞的作用,并可通过活化免疫系统显示抗癌活性,与现有的抗癌药合用可增强抗癌效果,近年来其作为药物微球材料的研究也受到了极大的重视⑹,是一种安全可靠的天然生物活性多糖。本文就壳聚糖的结构、性质及其应用进行综述。 一．壳聚糖的结构与性质 1.壳聚糖的来源—甲壳素 壳聚糖来源于一种自然资源十分丰富的线性聚合物一甲壳素，是甲壳素经脱乙酰化反应后得到的一种生物高分子Ⅲ。甲壳素是一种天然多糖类生物高分子聚合物，在自然界中广泛存在于低等生物菌类、藻类的细胞，节支动物虾、蟹、昆虫的外壳，软体动物(如鱿鱼、乌贼)的内壳和软骨，高等植物的细胞壁等，将甲壳动物的外壳通过酸碱处理，脱去钙盐和蛋白质，即可得到甲壳素。甲壳素化学名为[(1，4)一2一乙酰胺基一2一脱氧一B—D-葡萄糖]，分子式为(C8H13N05)。，单体之间以B(1-4)糖苷键连接，分子量一般在lO6左右，理论胺含量为6．9％。甲壳素的化学结构与植物中广泛存在的纤维素结构非常相似(见图l)，故又称为动物纤维素。 （a）甲壳素（b）纤维素 图1甲壳素和纤维素的结构
壳聚糖的功用详解，每位卫康家人必备的资料 壳聚糖的应用 1、食道癌——壳聚糖兑水，虫草兑水喷。每小时交替使用。 2、降压——壳聚糖每天6粒。 3、拉肚子——孩子1粒壳聚糖抖在饭里。 4、孩子长的过快——肌肉裂断，加壳聚糖。 5、癌症——每天50粒，可以活命。 6、身上所有包块——均需壳聚糖。 7、肾衰竭——壳聚糖加虫草。 8、减肥——壳聚糖加银兰。 9、肠胃不好，便秘——壳聚糖。 10、白癜风——壳聚糖，虫草，金苓，五个月。 11、糖尿病——壳聚糖加虫草。 12、脑血栓——壳聚糖，银兰，虫草。 壳聚糖溶液的作用 2粒壳聚糖+纯净水35毫升+白醋2毫升——壳聚糖啫喱水 一、浓度：加200毫升纯净水 1、去角质，每天2-3次 2、足，手上的白癣 3、伤口愈合，淡化瘢痕 4、喂鱼5-10毫升 二、浓度：1000毫升
1、皮肤过敏 2、黑斑，汗斑，湿疹，皮炎 3、香港脚，富贵手 4、代替洗发精 三、浓度：2000毫升 1、面疮，颜面白癣 2、荨麻疹 3、基础化妆 4、男士剃须后使用 壳聚糖的妙用 1、外伤：有外伤、烧伤烫伤、溃疡时可以将产品直接敷于伤口处，有止血止疼、止痒、杀菌、消炎之功效，且愈后不留疤痕。 2、治带状疱疹：用白醋把产品调成稠糊状，涂抹于患处，3-7天可痊愈。 3、治褥疮：将伤处清理消毒后，把产品直接敷于患处，1-3天可结痂愈合。 4、治口腔、食道溃疡：将产品直接倒入口中含放2-3次/日，1-2天可痊愈。 5、治红斑狼疮：内服：每日3次，每次4-6粒；外涂：把产品用白醋调匀，涂抹于患处，一个疗程可痊愈。 6、治面瘫：每天3次,每次3-4粒,2-7天(麻痹的面部神经修复)痊愈。 7、治便秘：早晚服2-4粒/次,饭前服用,多喝水。多吃水果蔬菜效果明显。对肠胃炎和痔疮有奇效！8、治脚气：将产品直接敷于患处，2-3天痊愈不复发。用白醋调和以后，涂抹于手脚表面可预防、治疗脚气、手脚发痒、脱皮。 9、治疗湿疹：用白醋把产品调匀，涂于患处2-4天可痊愈。此法对治疗男女阴部瘙痒、阴湿、湿疹有奇效！2-3次可痊愈。 10、减肥：早晚服用,每次6-10粒，饭前服用，配合晚餐少吃主食效果显著。
羧甲基壳聚糖因为有良好的水溶性、保湿性和成膜性,安全无毒并具有抗菌、抑菌、乳化稳定作用,在日化、食品、造纸、制药等方面有重要的用途。 1保鲜剂 壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物,是一种天然的阳离子高分子多糖,它来源丰富,无毒无害,无污染及可降解,已广泛应用于化工、食品、化妆品、环保及医药等诸多领域。但壳聚糖仅溶于某些酸性介质,限制了其应用范围。对壳聚糖进行化学修饰即可得羧甲基壳聚糖,根据羧甲基的取代位置不同可以获得O-羧甲基壳聚糖、N-羧甲基壳聚糖和N,O-羧甲基壳聚糖三种产物。与壳聚糖相比,羧甲基壳聚糖在果,如水溶性、成膜性、吸湿保湿性、抗菌性、安全无毒性等,更适合于现代果蔬保鲜贮运的要求。羧甲基壳聚糖是一种天然的多糖涂膜保鲜剂,来源丰富,无毒无味,抑菌性强,在果实表面形成的膜具有很好的气体选择通透性,能有效地降低果蔬的呼吸强度和蒸腾作用,从而保持果蔬的新鲜度,延长果蔬的贮藏寿命。研究表明羧甲基壳聚糖对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌这三种常见的食品腐败菌有较强的抑制作用,其中对金黄色葡萄球菌的抑制效果最好,其最小抑制浓度为0·1%,对大肠杆菌、枯草杆菌最小抑制浓度均为0·2%。羧甲基壳聚糖对酵母菌群、黄曲酶素、黑曲霉等也有明显的抑制作用。（羧甲基壳聚糖在果蔬保鲜中的应用研究进展吴伟,林宝凤） 2对铅离子的吸附 壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后的产物其自然资源非常丰富是性能优良的金属离子吸附剂在工业废水处理贵重金属离子回收[3]等方面具有广阔的应用前景制备水溶性壳聚糖及其衍生物引入其它功能性基团改善它的溶解性及功能拓宽其应用范围是当前研究开发甲壳素和壳聚糖的重要课题羧甲基壳聚糖是壳聚糖经化学改性得到的水溶性衍生物由于羧基的引入使其结合金属离子能力大大提高可广泛应用于水处理贵重金属离子富集回收等方面进入人体健康者血铅的正常范围为0.483~1.45μmol/L当血铅含量达2.72~3.84μmol/L时即可发生铅中毒铅中毒可直接损伤人和动物的甲状腺功能还可损伤生殖细胞及降低性功能本文将初步研究羧甲基壳聚糖CMCS对铅离子吸附的基本特性以期为含铅废水的处理提供新的途径及理论依据。羧甲基壳聚糖与壳聚糖水溶性低聚壳聚糖相比对铅离子具有更强的吸附能力且吸附能力随着羧甲基取代度的增大而增大羧甲基壳聚糖吸附铅离子的行为遵循单分子层吸附机理符合动力学方程t/Qt=t/Qeq+M/KCM影响吸附过程的因素主要有时间pH值离子强度温度等为羧甲基壳聚糖在处理含铅的工业废水方面提供了一定的理论依据。（羧甲基壳聚糖对铅离子的吸附性能研究林友文陈伟罗红斌） 3降脂作用 壳聚糖及其衍生物的调节血脂作用日益受到人们重视，关于降脂机制目前尚无定论。有人认为壳聚糖结构中含有氨基，作为聚阳离子可与胆酸、胆固醇结合并随粪便排出体外，能阻止消化系统吸收胆固醇和甘油三酷从而发挥降脂作用。（壳聚糖、梭甲基壳聚糖的降脂及抗氧化作用林友文林青郑景峰蒋智清） 4在农业上的应用 羧甲基壳聚糖易溶于水，具有植物生理调节功能。Cuezo研究表明，用其处理番茄可提高叶片中叶绿素的含量；如用羧甲基壳聚糖处理玉米开花期的果穗和种子，可提高玉米籽粒中蛋白质的含量。玉米是低蛋白作物，因为玉米在氮代谢过程中，谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶往往受到抑制，NH离子补偿能力下降，使得贮藏蛋白含量较低。师素云以羧甲基壳聚糖处理玉米开花期果穗，发现发育籽粒中的谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶和谷丙转氨酶活性均明显增强，而蛋白水解酶活性下降，其中谷氨酰胺合成酶活性比对照组高20%以上，谷氨酸脱氢酶在处理后10、15、和25天时分别比对照组高30%、40%和50%以上，谷丙转氨酶活性高20%以上，而蛋白水解酶活性下降了30%以上；羧甲基壳聚糖对作物生长和营养代谢具有调节功能。师素云等用羧甲基壳聚糖水溶液处理玉米种子，其种子发芽率、幼苗
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/1412318527.html, 壳聚糖的制备方法及研究进展 作者：张立英 来源：《山东工业技术》2018年第02期 摘要：壳聚糖作为一种碱性多糖被广泛应用于食品、生物、化工、医疗等领域。本文重点介绍了壳聚糖的制备方法及其研究进展，并对其发展趋势进行了展望。 关键词：壳聚糖；碱性多糖；制备方法 DOI：10.16640/https://www.doczj.com/doc/1412318527.html,ki.37-1222/t.2018.02.016 壳聚糖本身的分子结构类似于纤维素，因其多了一个带正电荷的胺基，使其化学性质较为活泼。目前壳聚糖正因其优良的生理活性在食品、化妆品、医药、化工、污水处理等方面展现出广阔的应用前景，近十年来国内外对于壳聚糖的开发研究热度一直持续不减，各种新颖的制备方法也是层出不穷。 1壳聚糖的来源 壳聚糖通常是由甲壳素（又名几丁质）经脱乙酰基作用获得，甲壳素在自然界中广泛存在于高等真菌以及节肢动物（虾、蟹、昆虫等）的外壳中，其中虾壳、蟹壳是工业生产壳聚糖的主要原料。由于大分子间的氢键作用，天然存在的甲壳素构造坚固，化学性质稳定，不溶于水、酸碱和一般的有机溶剂，这也使得甲壳素的应用范围非常有限，因此甲壳素只有经脱乙酰基处理成壳聚糖才能获得广泛应用。 2壳聚糖的制备方法 （1）化学降解法。传统的壳聚糖生产多采用化学降解法。作为壳聚糖工业生产最常用的制备方法，化学降解法简便易行，效率高，整个生产过程容易控制，但该法环境污染较为严重，对周边环境具有一定的破坏性。欧阳涟等从蟹壳中获取甲壳素，并通过脱乙酰反应制备出了壳聚糖。试验探究了影响产物壳聚糖脱乙酰反应的各种因素，如反应温度、碱液含量及反应时间等，最终确定制备高脱乙酰度壳聚糖的条件为反应温度70℃，碱液质量分数47%，反应时间10 h。 （2）微生物培养法。微生物发酵法生产壳聚糖起源于美国，我国从上世纪90年代开始研究。其主要原理是利用微生物自身生产的酶进行催化，从而脱去甲壳素中的乙酰基，进而制备壳聚糖。目前该领域研究重点主要集中在优良菌株的选育和培养基的优化上。 贺淹才等首先采用电解法从培养的黑曲霉湿菌体中制得甲壳素，然后采用碱提取法从培养的黑曲霉湿菌体中制备壳聚糖。试验基于黑曲霉细胞壁的主要成分为蛋白质与甲壳素，而蛋白质带有可电离的基团，于溶液中可形成带电荷的阳离子和阴离子，在外加电场作用下发生迁
壳聚糖类造纸助剂的作用机理及应用 随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，纸及纸制品的需求发生了明显的改变，特种纸、加工纸、高档纸供不应求，国家花费大量的外汇进口这类产品。为了改变这种状况，行之有效的方案之一是研制、开发相应的造纸化学品。当前广泛使用的造纸湿部助剂主要有合成高分子和天然高分子，前者虽然具有许多优势，如成本低、性能独特等，但基本上均为石油下游产品，而现存的石油资源短则数十年、长则一百年左右将会枯竭；而且这类合成高聚物绝大多数都不能生物降解，有的甚至有毒性，对生物、生态有不利的影响。显然，科学的发展观直接影响新型造纸助剂的开发领域。天然高聚物以其可再生、无毒、生物相容、环境友好、来源丰富，性能优良等特性，日趋受到人们的青睐，正逐步取代合成聚合物。 工业上常使用的天然高聚物主要有淀粉及其改性物、纤维素及其改性物、瓜尔胶及其改性物、蛋白质及改性物，但普遍存在着用量大、效果欠佳等不足，如淀粉作内部添加剂 在纸张上留着性能差、易产生沉积等。而分子结构与纤维素极其相似、易改性的壳聚糖则 早已被造纸化学品研究人员中的有识之士所关注。 近年来，国内外对甲壳素及其衍生物在造纸业中的开发利用的研究非常活跃；其中，日本的研究最广泛，包括纸张施胶、增强、助留助滤、整饰和造纸废水处理，以及以壳聚 糖为主要组分抄造特种纸等，申请了大量的专利，并有许多成熟的工业产品问世。我国近 期也有一些机构从事该项研究工作，主要集中在增强、助留助滤、特种纸上，发展势头良 好。 为使读者了解这一方面的新近研究和发展方向，本文在总结前人工作的同时，结合笔者近期研究的结果，就壳聚糖及其衍生物在造纸工业上的各类应用及作用机理作一综述。 1 壳聚糖及其衍生物在造纸工业中的应用 壳聚糖及其衍生物能与纤维素强烈作用，是一种性能优良的造纸助剂，迄今发表的大 量有关的研究报道及专利文献，几乎涉及到造纸工业的各个工序。 1.1 表面施胶剂或辅助施胶剂 草类纤维抄造出的纸张品质一般较差，壳聚糖强度高，成膜性好，与纤维素间的作用大，因而壳聚糖作草浆纤维纸张的表面施胶剂更有实际意义，可大幅度改善纸张性能。0.1~1g/m2 壳聚糖涂布于成纸表面上，能提高纸张的表面强度、柔软性及印刷性能。加入N 一烷基壳聚糖纤维于硫酸盐浆中，抄造出的纸张有高的 撕裂度、耐折度。与松香胶相比较， 壳聚糖作表面施胶剂时，有更高的干湿强度、耐破度、撕裂度，印刷性能、耐水性能及电绝缘性能。新闻
1 本科(设计) O-羧甲基壳聚糖的研制与结构分析 二级学院药科学院 专业药物制剂 班级 2008级（8）班 学生姓名张三 学号 2008080808 指导教师李四 2008年8月 诚信声明 年月日 O-羧甲基壳聚糖的研制与结构分析 【摘要】目的：……方法：……结果：……结论：…… 【关键词】甲壳素；O-羧甲基壳聚糖；胶体滴定 注：本论文（设计）题目来源于教师的国家级（或省部级、厅级、市级、校级、企业）科研项目，项目编号为：。 Study on Synthesis and Structure Analysis of O-Carboxymethyl Chitosan [Abstract] ...... [Keywords] Chitin O-Carboxymethyl Chitosan Colloid titration 目录 TU1.UT TU 前言UT 1 TU2.UT TU结构鉴定UT 2 TU2.1.UT TU红外图谱（IR）UT 2 TU3.UT TU羧甲基壳聚糖取代度及分子量的测定UT 3
TU3.1.UT TU取代度的测定――胶体滴定法UT 3 TU3.1.1.UT TU羧甲基壳聚糖氨基含量的测定UT 3 TU3.2.UT TU羧甲基壳聚糖取代度、分子量测定结果UT 3 …… TU6.UT TU结论UT 4 TU6.1.UT TU影响产物的条件分析UT 4 TU6.1.1.UT TU反应介质碱性强度的影响UT 4 TUUT 5 TU致谢UT 6 TU附录A 1/f频谱图UT 7 1 0B前言 甲壳素（chitin，几丁质）学名β-(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，属线性多糖类的天然高分子，大量存在于甲壳动物(如蟹、虾)的甲壳中。甲壳素/壳聚糖（chitosan）与植物纤维素的结构和功能相似，被称作动物纤维素，是地球上第二大可再生生物资源，也是数量最多的含氮有机物，表现出生物相容性好、生物降解性好、生物活性优异等特性，被广泛用于保险、生态农业、绿色工业等所涉及的200多个领域，显现出巨大的科学价值、社会利益和经济价值P[1]P。 …… 2 1B结构鉴定 O-羧甲基壳聚糖的结构通过红外光谱和核磁共振谱(P1PH-NMR)进行分析鉴定。 2.1 3B红外图谱（IR） 图中甲壳素的基本特征峰是：3443cmP-1P（游离氨基和羟基合并宽峰），2927cmP-1P（-CHR3R甲基吸收），1659cmP-1P（酰胺I谱带仲酰胺-C=O吸收）；（见图1） 图1 甲壳素红外光谱图 壳聚糖的基本特征峰是：3379cmP-1P（O-H伸缩振动，因受分子内氢键作用伸缩振动峰向低波数位移）P[3]P，2880cmP-1P（C-H伸缩振动），1656cmP-1P和1599cmP-1P（N-H弯曲振动, 壳聚糖酰胺I和Ⅱ谱带），1154cmP-1P（不对称氧桥伸缩振动），1080cmP-1P（C-O伸缩振动）P[4]P。 …… 3 2B羧甲基壳聚糖取代度及分子量的测定 3.1 4B取代度的测定――胶体滴定法 PVSK标准溶液的配制与标定：称取PVSK0.1g，用去离子水溶于100ml容量瓶中，稀释至刻度，用移液管准确吸取5ml，放入50ml锥形瓶中，加1滴TB指示剂，用待标定的PVSK标准液滴定至溶液呈红紫色，此时被滴液体由浑浊转清并有沉淀出现，同时作一个空白试验。 PVSK标准液的浓度W(NR1R)计算见式(3-1)： (3-1)
第一章 绪 论 1．1 壳聚糖及其结构特点 壳聚糖(Chitosan)是甲壳素(Chitin)脱乙酰基后的产物，是甲壳素最基本、最重要的衍生物。甲壳素又名甲壳质、几丁质，化学名为(1,4)—2—乙酰胺—2—脱氧—β—D—葡聚糖，主要存在于虾、蟹、蛹及昆虫等动物外壳以及菌类、藻类植物的细胞壁中。节肢类动物的干外壳约含20~50%甲壳素。自然界中甲壳素有三种结构：α、β、γ，其中最为常见、普通的是α型。地球上每年甲壳素的生物合成量为数十亿吨，是产量仅次于纤维素的天然高分子化合物。下图1-1是甲壳素和壳聚糖的结构： 图1-1 甲壳素、壳聚糖分子的结构示意图 Fig.1-1 The configuration schematic of chitin and chitosan 纯净的甲壳素和壳聚糖均为白色片状或粉状固体，比重0.3，常温下能稳定存在。甲壳素分子之间存在强烈的氢键作用，使得甲壳素形成高度的结晶结构，因而甲壳素分子高度难溶。甲壳素不溶于水及绝大多数有机溶剂，也不溶于稀酸、稀浓碱，只溶于浓酸和某些溶剂。壳聚糖分子的活性基团为氨基而不是乙酰基，因而化学性质和溶解性较甲壳素有所改善，可溶于稀酸、甲酸、乙酸，但也不溶于水和绝大多数有机溶剂。由于氨基和羟基比较活泼，壳聚糖的化学性质较甲壳素活泼，可以发生多种化学反应，比如烷基化、酰基化反应等等。 1．2 壳聚糖及其衍生物产品的应用 壳聚糖及其衍生物由于其可再生性、生物相容性以及结构中的多种活性基团，具有多种优良的性质，已经广泛应用于化妆品、食品、医药、农业、环保等多个行业中。 1．2．1 在环保中的应用 壳聚糖及其衍生物能够通过分子中的氨基和羟基与多种金属离子形成稳定的整合物且可帮助微粒凝聚，故广泛用作化工、轻工纺织等废水处理中的吸附剂和絮凝剂。壳聚糖作为吸附剂和絮凝剂，能够有效地捕集溶液中的重金属离子和 有机物，并可以抑制细菌生长，使污水变清，特别是对于汞、铬、铜、铅、钴、3n n 甲壳素壳聚糖
改性壳聚糖的研究进展 1壳聚糖的理化性质 壳聚糖(chitosan，(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖)是甲壳素(chitin,(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖)部分脱乙酰化的产物。甲壳素广泛存在于蟹、虾以及藻类、真菌等低等动植物中，含量极其丰富，自然界每年产量约在100亿吨，是仅次于纤维素的第二大多糖。它是由葡萄糖结构单元组成的直链多糖，此多糖中含有数千个乙酰己糖胺残基，因此在分子间形成很强的氢键，导致其不溶于水和普通有机溶剂，这就大大限制了其应用范围。 将甲壳素在碱性条件下加热，脱去N-乙酰基后可生成壳聚糖。人们常将N-脱乙酰度和粘度(平均相对分子质量)作为衡量壳聚糖性能的两项指标。N-脱乙酰度是判定壳聚糖溶解性的依据，脱乙酰度越高，分子链上的游离氨基就越多，在酸中的溶解性就越好；而壳聚糖相对分子质量越大，分子之间的缠绕程度就越大，溶解度就越小。壳聚糖是自然界中唯一的一种碱性多糖，它一般是白色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体。壳聚糖可溶于大多数稀酸，如盐酸、醋酸、苯甲酸溶液，且溶于酸后分子中氨基可与质子结合，使自身带上正电荷。甲壳素及壳聚糖的结构式如图1所示：
图1壳寡糖与壳聚糖的结构式 甲壳素和壳聚糖在自然界可以被各种微生物降解。微生物中的甲壳素酶(chitinase)可以随机地水解甲壳素的N-乙酰-β-(1-4)糖苷键。而壳聚糖可以被多种酶水解，包括壳聚糖酶(chitosanase)、麦芽糖酶、脂肪酶、以及各种来源的蛋白酶。在人体内甲壳素酶和壳聚糖酶并非普遍存在，通过测定显示N-乙酰壳聚糖在人血清中可以被人体内普遍存在的溶菌酶(lysozyme)降解。 壳聚糖的主链结构中引入了2-氨基，化学性质区别于3,6-羟基，与甲壳素相比增加了反应选择性的功能基团。由于C6-OH是一级羟基，C3-OH是二级羟基，空间位阻不同反应活性也不同，再加上C2-NH2，壳聚糖就具有三个活性不同的可供修饰的基团。根据不同的需要，被修饰的壳聚糖作为一种功能大分子广泛用于各种领域。由于壳聚糖只在酸性水溶液中溶解，而在中性或碱性水溶液中以及多数有机溶剂中不溶，限制了它的应用范围，因此科学家们采用衍生化的方法对壳聚糖进行改性获得了多种水溶性和可溶解于某些有机溶剂的衍生物，大大扩展了壳聚糖的应用范围。其中包括对壳聚糖进行N-,O-酰化，含氧无机酸酯化，醚化，N-烷基化，C6-OH和C3-OH的氧化，以及鳌合、交联等，在此过程中获得了许多性能良好，甚至是
浅谈壳聚糖的发展概况 关键词：壳聚糖；壳聚糖制备；壳聚糖应用 引语：本文介绍了壳聚糖的性质、制备以及着重介绍了壳聚糖在水处理、分析化学、纺织工业、膜材料、液晶材料、医学材料方面的应用。 1壳聚糖 壳聚糖(chitosan)又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。针对患者，壳聚糖降血脂、降血糖的作用已有研究报告。同时，壳聚糖被作为增稠剂、被膜剂列入国家食品添加剂使用标准GB-2760。[1] 1.1物理属性 纯甲壳素和纯壳聚糖都是一种白色或灰白色半透明的片状或粉状固体，无味、无臭、无毒性，纯壳聚糖略带珍珠光泽。生物体中甲壳素的相对分子质量为1×106～2×106，经提取后甲壳素的相对分子质量约为3×105～7×105，由甲壳素制取壳聚糖相对分子质量则更低，约2×105～5×105。在制造过程中甲壳素与壳聚糖相对分子质量的大小，一般用粘度高低的数值来表示。商品壳聚糖视其用途不同有三种不同的粘度，即高粘度产品为0.7～1Pa·s、中粘度产品为0.25～0.65Pa·s、低粘度产品<0.25Pa·s。制造纤维产品必须采用高粘度的甲壳素或壳聚糖。[2] 1.2化学性质 化学名：β-(1→4)-2-氨基-2-脱氧-D- 葡萄糖 分子式：(C6H11NO4)N
不同取代羧甲基壳聚糖的制备及其结构测定 * 陈浩凡 潘仕荣 王琴梅 中山大学附属第一医院人工心脏研究室,广州 510089 摘要 目的 制备不同取代的羧甲基壳聚糖并测定其结构。方法 通过不同反应条件得到不同位置取代和取代度的羧甲基壳聚糖,并用物理和化学方法进行分子结构表征。结果 在O 位和(或)N 位发生了羧甲基化反应,产物为不同取代度的N ,O-羧甲基壳聚糖(N ,O -CM C),N -羧甲基壳聚糖(N -CM C)和O-羧甲基壳聚糖(O-CM C)。结论 胶体滴定法是测定羧甲基壳聚糖取代度的优选方法;壳聚糖羧甲基化后水溶性极大地改善,应用前景广泛。 关键词 羧甲基壳聚糖; 取代度; 电位滴定法; 胶体滴定法中图法分类号 R318.08 S ynthesis of Carboxymethyl Chitosan and Determination of Substitution Degree Chen Haofan ,Pan Shirong ,Wang Qinm ei T he First H osp ital Af f iliated to Sun Yat -sen University of M ed ical Sciences ,Guangz hou 510089Abstract Objective T o prepare and determine carbox ymethyl chitosan w ith different substitution .Methods A series of carboxy methy l chitosan having various degrees and positions of substitution w ere ob-tained by controlling reaction conditions,and characterized by chemical and physical methods.Results Car-boxy methylation occurred at hydrox yl groups and (or)amino group.The products of N,O-carbox ymethyl chi-tosan (N ,O -CM C )with different degree of substitution ,N -carboxym ethyl (N -CMC )and O -carboxym ethyl (O-CM C)were obtained.Conclusion Colloid titration is the optimized method to determine substitution de-gree of carboxym ethyl chitosan.T he product has superior w ater-soluble property and broad prospect of applica-tion . Key words carboxym ethy l chitosan ; substitution degree ; electrolytic titration ; colloid titration * 广东省自然科学基金资助项目(No .20001398)和广东省科技攻关项目(N o.K B02902G )陈浩凡,男,1972年生,博士研究生 甲壳素(chitin )大量存在于甲壳动物(如蟹、虾)的甲壳中,是地球上数量最多的含氮有机物。由于甲壳素不溶于普通溶剂,故难以应用。壳聚糖(chitosan)是甲壳素的N-脱乙酰基产物,能溶于酸性溶液,与人体细胞有很强的亲和性和相容性,并具有良好的吸湿性、纺丝性和成膜性,且无毒副作用,因而成为优良的生物医学材料。羧甲基壳聚糖(carbox ymethyl chitosan ,CM C )是壳聚糖羧甲基化后的产物,由于它既保留了壳聚糖的优点,又极大地改善了水溶性,因而具有更广泛的用途,在众多甲壳素衍生物中,倍受关注。取代度是壳聚糖在生产、研究和应用中一个重要的技术指标。壳聚糖分 子C 2氨基上的氢原子、C 3和C 6羟基上的氢原子均可以被羧甲基取代,但以医用材料为标准,研究不同取代位置、取代度羧甲基壳聚糖的制备,并对其结构进行测定,目前尚缺少系统报道。本实验以甲壳素和壳聚糖为原料,合成N ,O -羧甲基壳聚糖(N ,O-CMC),N-羧甲基壳聚糖(N-CMC)和O-羧甲基壳聚糖(O-CMC),通过物理和化学方法,测定不同取代羧甲基壳聚糖的分子量、取代位置、取代度及其结构特征,为研究其结构与防止手术后粘连作用之间的构效关系奠定基础并提供有关技术参数。1 材料和方法 1.1 材料和仪器 甲壳素和壳聚糖(脱乙酰度87%,江苏南通双林生物制品有限公司);乙醛酸(德国Merk - 第32卷第2期第152页2003年4月华中科技大学学报(医学版) J Huazhong U niv Sci T ech [Heal th Sci]Vol.32 No.2 P.152 Apr.2003
羧甲基壳聚糖衍生物的制备 1、实验原理 壳聚糖是由氨基-D-葡萄糖单体通过β-1,4-糖苷键连接起来的直链糖，是天然多糖中惟一的碱性多糖，具有许多特殊的物理化学性质和生理功能。但壳聚糖只能溶于一些稀酸中，不能直接溶于水中，这在很大程度上限制了它的应用。因此，对壳聚糖进行化学改性，提高其溶解性能，尤其是水溶性，对拓展壳聚糖的应用领域具有重要意义。 壳聚糖的化学改性是壳聚糖研究的一个重要领域，旨在通过在壳聚糖的-NH 2和-OH 上引入新的官能团而改善其溶解性及其他物理化学及生物学性能。壳聚糖的改性研究较多的有：酰基化、烷基化、羧基化、羟基化、接枝共聚、季铵盐化等。在迄今所报道的600余种壳聚糖衍生物中，羧甲基壳聚糖（Carboxymethyl chitosan ，CMC ）是研究较多的一种，是壳聚糖最重要的的衍生物之一。CMC 在日化、食品、造纸、医药、化妆品等方面都有着重要的用途，此类衍生物具有良好的水溶性、表面活性、成膜性、吸湿保湿性、安全无毒性、抗菌、抗氧化等生物性能，在化妆品、食品、生物医药等方面呈现出广阔的应用前景。羧甲基壳聚糖反应方程式如下： O CH 2OH OH NH 2H O n 2COOH O CH 2OH OH NHCH 2COONa H O n Et 3N 壳聚糖分子中的氨基和氯乙酸发生取代反应，得到N-羧甲基壳聚糖，三乙胺的作用为吸收反应释放的盐酸，促进反应的发生。 2、实验药品和玻璃仪器 壳聚糖，氯乙酸、氢氧化钠、异丙醇、乙醇、醋酸等；三口瓶、回流冷凝管、恒温加热搅拌器等。 3、实验内容 3.1 N-羧甲基化反应 在烧杯中把8g 氯乙酸[1]溶解在30ml 水中，氢氧化钠溶解在20ml 水中，在半个小时内磁力搅拌下，用胶头滴管把氢氧化钠溶液滴加到氯乙酸的水溶液中，使溶液的pH 调到8[2]，滴加完后，把混合溶液和2g 壳聚糖放人三口烧瓶中，然后加入2ml 缚酸剂三乙胺，升温到90度，水浴回流，磁力搅拌反应3h-4h 。 反应结束后，向烧瓶中加入50ml 水[3]，转入烧杯中，磁力搅拌下用碱液调节溶液的pH 到7-8[4]，然后离心分离除去不溶物，离心后的清液倒入烧杯中，慢慢加入二倍量的乙醇，沉淀[5]，并磁力搅拌洗涤5分钟，产品抽滤，滤渣用乙醇水混合溶剂洗涤10分钟[6]，抽滤，最后用无水乙醇洗涤10分钟[7]，105度烘干。 四、实验注释 [1] 氯乙酸为强烈的腐蚀性产品，称量时应小心。 [2] 氢氧化钠的量应计算好。 [3] 加水的目的充分溶解水溶性的羧甲基壳聚糖。 [4] 可以采用10%氢氧化钠调节，注意混合溶液的pH 应慢慢调。 [5] 加入乙醇的目的为破坏羧甲基壳聚糖在水中的溶解度，有利于羧甲基壳聚糖的析出。 [6] 乙醇和水的比例为8：2，可以把混合溶剂倒入烧杯中，放入羧甲基壳聚糖产品，磁力搅拌10分钟，目的为除去沉淀产品中夹杂的无机盐等杂质。
n- 辛基-n,o- 羧甲基壳聚糖制备及表面活性研究 摘要本论文以天然高分子壳聚糖为原料，对其进行化学改性，制备出了一系列取代度不同的n- 辛基-n,o-羧甲基壳聚糖基表面活性剂。通过ftir 、ea、tg等对产物进行了表征，表明成功合 成了目标产物；产物的羧甲基取代度为79.4%，辛基取代度分别为 3.47%，17.11%，26.82%，辛基的引入使得壳聚糖的结晶性能下降；改性后壳聚糖溶解性增强。 采用芘荧光探针法以及悬滴法分别测定了壳聚糖基表面活性剂的临界胶束浓度以及表面张力，结果表明羧甲基取代度为79.4%，辛基取代度分别为 3.47%，17.11% ，26.82%时临界胶束浓度分别为 0.7879mg/ml 、0.2609mg/ml 、0.0592mg/ml ；产物能显著降低水的表面张力，最低值为 39.2mn/m,且辛基取代的越大、临界胶束浓度越低，降低水表面张力的效率越高。。其生 物官能性和相容性、安全性、血液相容性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，广泛应用于食品、化妆品、医药、农业及环保等诸方面[5] 。 1.2 壳聚糖的改性壳聚糖以其独特的生物相容性、生物降解性、抗菌性、无毒性、生物活性和物理化学性质引起人们的重视,在化工、纺织、印染、造纸和医药等领域有广泛的应用前景。然而由于分子内、分子间的氢键作用,使其呈紧密的晶态结构,所以不溶于水和大多数有机溶剂。只有当脱乙酰度为50%左右时,二次结构破坏最大,结晶度降低,才能较好地溶于水。溶解性差成为限制壳聚糖应用的主要因素因此,有必要对壳聚糖进行改性,以达到利用其生物活性和生理活性的目的。壳聚糖的分子结构中含有活性功能基：c3-oh、c6-oh、c2-nh2，特别是c2-nh2 的存在,可以通过引入功能基团,改善壳聚糖的物理化学性能,拓宽其应用范围。壳聚糖的化学改性方法有多种,其中包括：羧甲基改性、酰化改性、季铵化改性、烷基化改性、羟烷基改性、接枝反应、交联反应、偶联反应等等。 本论文重点研究壳聚糖的羧甲基化改性与烷基化改性。 1.2.1 羧甲基壳聚糖羧甲基壳聚糖是以一氯乙酸为主要改性原料的重要的水溶性壳聚糖,可溶于中性、碱性和弱酸性水中,其成膜性、保湿性也十分优异,在日化、食品、医药、医用生物材料等领域中具有广泛的应用前景[6] 。羧甲基壳聚糖包括n- 羧甲基壳聚糖(n-cmc) , o- 羧甲基壳聚糖(o-cmc) 和n,o- 羧甲基壳聚糖(n,o-cmc) [7] ,可以通过选择反应物和反应条件来控制产物的类型。对壳聚糖进行羧甲基化改性可以改善壳聚糖的水溶性。黄攀等[8] 以壳聚糖、乙醛酸为原料, 制备了羧化度在25?78%勺水溶性n-cmc，并发现其在62.5卩g/ml?5000卩g/ml浓度范围内与小鼠成纤维细胞株l929 具有良好的细胞相容性。lin 等[9] 以2-羧基苯甲醛与壳聚糖通过席夫碱反应并还原得到n-苄氧羰基壳聚糖，用戊二醛交联制得ph响应性的水凝胶。柯仁 怀等[10] 以甲壳素为原料,采用连续操作、不分离中间产物的方法合成了羧甲基取代度为 1.08 的水溶性n,o- 羧甲基壳聚糖,并通过重构插层法制备羧甲基壳聚糖/mg2al 双层氢氧化物复合物。除此之外,羧甲基壳聚糖亦能应用于其他领域,例如絮凝剂、抗菌剂、药物载体等。刘红娅等[13] 以甲壳素为原料采用两步微波法制备了o- 羧甲基壳聚糖,产物具有良好的絮凝性能, 可作为处理模拟染料废水及实际印染废水的絮凝剂。ramchandra 等[14] 制备了n,o- 羧甲基壳聚糖与锌的络合物以及壳聚糖与锌的络合物,并用革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌做了抗菌性能测试,结果表明n,o- 羧甲基壳聚糖与锌的络合物的抗菌性要优于壳聚糖与锌的络合物。 anitha等[15]利用离子交联法用tpp和cacl2制备了壳聚糖、o-羧甲基壳聚糖和n,o-羧甲基壳聚糖纳米粒,并对材料的细胞毒性和抗菌性进行了检测,结果表明三种材料对乳腺癌细胞的毒性很小, 而n,o- 羧甲基壳聚糖纳米粒拥有三者中最强的抗菌性。目前羧甲基壳聚糖的制 备工艺已经相当成熟。riccardo 等［16］用乙醛酸和壳聚糖通过席夫碱反应以及硼氢化钠还原反映制备出不同取代度的n-cmc。张贵芹等［17］以壳聚糖与氯乙酸在氢氧化钾-异丙醇介质中，在壳聚糖与氯乙酸、氢氧化钾与氯乙酸质量比分别在2:1 及 2.3:1 时，室温下反应 5 h 制到取代度较高的o-cmc。