环糊精及其聚合物的结构、性质及应用第一期

β-环糊精聚合物的合成、自组装及作为药物-基因载体的应用研究共3篇β-环糊精聚合物的合成、自组装及作为药物/基因载体的应用研究1β-环糊精聚合物的合成、自组装及作为药物/基因载体的应用研究β-环糊精是一种经过改性的环糊精，它具有多个环状的糖类分子，能够形成空心的圆柱形分子结构。

可以通过不同的反应条件来控制它们的分子大小和分子量，从而将它们聚合形成β-环糊精聚合物。

β- 环糊精聚合物具有良好的水溶性、生物相容性和生物可降解性，因此在生物学领域中得到了广泛的研究和应用。

β-环糊精聚合物的制备通常采用化学聚合、桥联聚合和模板聚合等方法。

其中，化学聚合是最常用的方法之一，一般是将β-环糊精和其它含有官能化合物（如羟基，羧基，酐等）的单体共聚合而成。

通过调节反应物的比例和反应条件，可以获得不同分子量和不同结构的β-环糊精聚合物。

β-环糊精聚合物具有自组装性能，能够形成纳米级的自组装体。

自组装体结构稳定，分子间作用力强，因此可以作为药物和基因的载体。

药物和基因分子可以通过物理吸附、静电作用、氢键等相互作用方式与β-环糊精聚合物相结合，在体内释放，发挥其治疗效果。

β-环糊精聚合物在药物传递和靶向治疗方面有着广泛的应用。

由于环糊精具有良好的生物相容性和水溶性，可以用作靶向性药物输送的载体，将药物包裹在β-环糊精聚合物内，可以延长药物的半衰期、提高生物利用度、降低药物毒性。

另外，结合封闭性的化学性质，它可以改善化学药物的物理化学性质，如溶解性，稳定性和生物体内转换率等，从而增强其治疗效果。

在基因治疗方面，β-环糊精聚合物作为基因载体具有独特的优势。

β-环糊精的分子间空间结构和生物可降解性，使其在低细胞毒性下可以有效地传递和表达遗传材料。

如通过将负电荷的RNA和DNA与β-环糊精聚合物结合，有效避免了因负电荷之间的互斥而导致的传递困难。

此外，β-环糊精聚合物在基因转染过程中可以起到保护DNA/RNA的作用，因此在基因治疗中有很大潜力。

β-环糊精的结构、制备、功能及在化工中应用内容提要首先介绍环状糊精的发展现状，在详细说明β-环状糊精的结构，再详细说明β-CD的制备方法，由β-CD的结构所决定的其性质和功能，最后介绍β-CD在精细化工工业中的应用。

关键词环状糊精β-CD 淀粉包络名词解释[淀粉]淀粉是白色无定形粉末，它是由直链淀粉支链淀粉两部分构成。

[糊精]淀粉经不同方法降解的产物（不包括单糖和低聚糖）统称为糊精，工业上生产的糊精产物有麦芽糊精、环状糊精和热解糊精三大类。

[淀粉酶]水解酶的一种，可以催化水解反应。

虽然早在20世纪初就已有关于环状糊精的报道，但对于环状糊精的结构和其独特的理化性质的研究还是近几十年的事。

20世纪70年代初，随着生产环状糊精酶（环状糊精葡萄糖基转移酶，简称CGT-ase）的细菌被发现，环状糊精才开始进入工业化生产。

目前，日本在环状糊精的生产与应用方面处于世界领先水平，是国际市场上环状糊精的主要出口国，其环状糊精年增长率在100%左右，主要应用于医药、食品等行业。

我国自20世纪80年代起也开始进行了少量试产，但产量和质量都难以满足市场需求，因此，在环状糊精生产和应用研究方面前景都十分广阔。

一、结构淀粉经用嗜碱芽孢杆菌发酵发生葡萄糖基转移反应(工业上用软化芽孢杆菌（Bacillus macerans）和嗜碱芽孢杆菌（Alkalophilic bacillus）产生环糊精葡萄糖基转移酶)得环状分子，称为环状糊精，有三种产品，分别由6、7和8个脱水葡萄糖单位组成，称为α-、β-和γ-环状糊精，具有独特的包接功能。

生产以上糊精用湿法工艺。

环状糊精（cyclodextrin，简称CD）是由六个以上葡萄糖通过α-1,4糖苷键连接而成的环状麦芽低聚糖。

它一般由6~12个葡萄糖组成，其中以含6~8个葡萄糖分子的α-CD、β-CD及γ-CD最为常见，其结构式见下图，其主体构型像一个中间有空洞、两端不封闭的圆桶。

n=4 α–环糊精；n=5 β-环糊精；n=6 γ-环糊精环状糊精结构式简图β-环糊精分子为立体结构，环中间有空洞，各伯羟基都位于空洞外面下边缘，各仲羟基都位于空洞外面上边缘，所以外边缘具有亲水性或极性。

环糊精及其包合物在中药领域的研究与应用赵阳张纯郭澄李晓梅邵元福摘要目的：总结近年来环糊精及其包合物在中药领域的研究和应用状况。

方法：查阅近几年国内外有关的主要文献资料分析评述。

结果：中药成分包合物的制法主要集中在液－液法和固－液法，少用气－液法。

不同制法对包封效果有较大影响，因素还有：主客体的投入比例、选用溶媒、反应温度和时间、干燥方法等。

结论：某些中药成分制成环糊精包合物后，能明显提高中药制剂的质量和应用能力。

关键词环糊精；包合物；中药制剂中图分类号R943环糊精（Cyclodextrin,简称CD）系淀粉经酶解环合后得到的由α－1，4糖苷键连接而成的环状低聚糖化合物，是良好的包合材料［1］。

其主要成分是6个、7个、8个葡萄糖环合，分别称为α-CD,β-CD,γ-CD。

由于受产酶细菌及分离技术等的限制，目前，国内工业生产和应用的仅为β -CD一种。

环糊精具有环形中空的筒状结构，使得它能与其它化合物分子形成“超微囊”物质，从而改变客体的理化性质，在药物制剂中发挥了积极作用。

环糊精不但对化学药物具有良好的包合性能，在中药领域也有广泛的研究和应用。

1 中药成分环糊精包合物的制法1.1 液－液法该法通常又称谓饱和水溶液法。

即先将环糊精制成饱和水溶液，加入客分子药物溶液，经过搅拌或超声处理，使客分子药物被完全包合为止。

用适当方式（如冷藏、浓缩、加沉淀剂等）使包合物析出，再将得到的固体包合物过滤、洗涤、干燥即可。

芦丁［2］，巴豆油［3］，莪术油［4］，陈皮［5］，丹皮酚［6］等的包合物均用此法包合。

液－液法制得的包合物大都用烘干法干燥，也有用喷雾干燥法、冷冻干燥法等。

冷冻干燥法使包合物外形疏松，溶解性能好，可制成粉针剂。

喷雾干燥法制备的包合物，干燥温度高，受热时间短，产率高。

1.2 固－液法将环糊精用适量的水研匀后，再加入中药挥发油，经强力搅拌和研磨，使二者形成糊状，干燥即得。

如肉桂油－β－CD的制备中，将β－CD加蒸馏水研匀后，加入肉桂油或肉桂油的乙醇溶液混匀，置胶体磨中，充分研磨至糊状物，冷风吹干即得［7］。

环糊精及其衍生物--超分子化学的重要载体环糊精由芽孢杆菌属的某些种产生的葡萄糖的葡萄糖基转移酶作用于淀粉而生成的一类环状低聚糖，通常含有6~12个D-吡喃葡萄糖单元。

其中研究得较多并且具有重要实际意义的是含有6、7、8个葡萄糖单元的分子，分别称为α、β、γ-环糊精。

环糊精由德国科学家Villiers在1891年首次发现，并于1935年由Freudenberg和French表征了结构。

环糊精是一个环外亲水、环内疏水且有一定尺寸的立体手性空腔体。

由于其分子结构的特殊性，使其无论在理论研究还是应用中都有特殊作用，当1978年日本科学家发明酶法生产法，将淀粉直接转化为环糊精后，环糊精及其衍生物正式进入工业应用阶段。

并且在医药，食品工业，环境保护，生物医学，电化学等方面发展迅速。

目前，工业上使用最多的是β环糊精。

环糊精的结构与性质根据X-射线晶体衍射、红外光谱和核磁共振波谱分析的结果，确定构成环糊精分子的每个D(+)- 吡喃葡萄糖都是椅式构象。

各葡萄糖单元均以1，4-糖苷键结合成环。

由于连接葡萄糖单元的糖苷键不能自由旋转，环糊精不是圆筒状分子而是略呈锥形的圆环。

其中，环糊精的伯羟基围成了锥形的小口，而其仲羟基围成了锥形的大口。

环糊精分子具有略呈锥形的中空圆筒立体环状结构，在其空腔结构中，外侧上端（较大开口端）由C2和C3的仲羟基构成，下端（较小开口端）由C6的伯羟基构成，具有亲水性，而空腔内由于受到C-H键的屏蔽作用形成了疏水区。

它既无还原端也无非还原端，没有还原性；在碱性介质中很稳定，但强酸可以使之裂解；只能被α- 淀粉酶水解而不能被β- 淀粉酶水解，对酸及一般淀粉酶的耐受性比直链淀粉强；在水溶液及醇水溶液中，能很好地结晶；无一定熔点，加热到约200℃开始分解，有较好的热稳定性；无吸湿性，但容易形成各种稳定的水合物；它的疏水性空腔内可嵌入各种有机化合物，形成包接复合物，并改变被包络物的物理和化学性质；可以在环糊精分子上交链许多官能团或将环糊精交链于聚合物上，进行化学改性或者以环糊精为单体进行聚合。

β-环状糊精在食品中的应用在这篇文章中我将介绍β-环状糊精的结构、性质及其在食品中的应用。

β-环状糊精的简介：环糊精的制造及其应用进展较快,尤其是β-环状糊精在医药和食品工业领域的发展。

1978年, 日本成为第一个成功地利用生化方法生产环糊精的国家, 之后美国、法国、匈牙利也发展成为生产环糊精的主要国家。

β-环状糊精是由软化芽抱杆菌产生的葡萄糖基转移酶作用于淀粉产生的一种低聚糖。

它是环状分子结构, 外围具有亲水性, 内部具有疏水性,所以内部空隙可包合其他物质形成包合化合物。

由于其独特的结构和性能, 已使之在国外食品工业中被广泛地应用, 在国内也开始重视β-环状糊精的应用。

1、β-环状糊精的结构β-环状糊精（β-Cyclodextrine,简称β-CD）是由淀粉经酶发酵生成的, 由七个D-(+)-吡喃葡萄糖组成, 其每个葡萄糖都取椅式构象, 通过α-1,4-糖苷键首尾相接形成一个环状分子,具有一个略呈截锥形的圆筒结构。

每个单糖C2、C3上含有的两个仲羟基, 处于锥形圆筒开口较大的筒口上, 并且都朝一个方向按顺时针排布, 其C6伯羟基则处于锥形圆筒开口较小的一侧。

如图所示：2、β-环状糊精的性质由于β-环状糊精分子中没有可还原的端基，它一般作为一种非还原性的碳水化合物参与化学反应。

β-环状糊精对碱稳定，在碱溶液中不易降解。

β-环状糊精在酸溶液中部分水解生成葡萄糖和系列开环的麦芽糖二酸盐。

β-环状糊精对β-淀粉酶稳定, 不被酵母发酵。

β-环状糊精还能通过以下途径生成β-环糊精衍生物：①取代二个或更多的环状糊精端羟基或次羟基上的H；②取代一个或多个端轻基或次经基；③通过过氧化物的氧化破坏1个或多个C2~C3键由于其独特的结构和性能，β-环状糊精的应用越来越受关注，逐步广泛应用于食品工业，化学工业，医药等行业3、β-环状糊精在食品中的应用β-环状糊精的特性：1、提高“客体”分子对氧化, 水解、光和热的稳定性。

环糊精的应用及原理解释说明以及概述1. 引言1.1 概述环糊精是一种多孔性环状分子，由数个葡萄糖单位组成。

它以其独特的化学结构和功能而备受关注。

由于其空心的中心结构，环糊精能够将不溶于水的物质转化为可溶性复合物，从而增强其可用性。

这种特殊的性质赋予了环糊精广泛的应用领域。

1.2 文章结构本文首先介绍环糊精的基本原理，包括其化学结构和特性、分子组成与功能，以及作用机制和相互作用模式。

接下来，我们将探讨环糊精在食品工业、药物传递系统以及分离与纯化技术中的常见应用领域。

此外，我们还将重点关注环糊精在环境保护中的应用，包括水污染治理、土壤修复技术和应对重金属污染等方面。

最后，在结论部分总结环糊精的应用及其优势，并展望其在未来的发展前景。

1.3 目的本文旨在全面解释说明环糊精的应用及原理，并对其潜在的发展前景进行探讨。

通过深入了解环糊精的特性和作用机制，读者将能够更好地理解它在不同领域中的应用，并认识到环糊精在环境保护方面所具有的重要意义。

此外，本文还旨在为相关领域从业人员提供有关环糊精应用的实践指南和技术建议。

以上是“1. 引言”部分内容，旨在向读者介绍本文的主题、结构和目的，以引发读者对环糊精应用及原理的兴趣。

2. 环糊精的基本原理：2.1 化学结构和特性：环糊精是一种由葡萄糖合成的结构特殊的环形分子。

它的化学结构类似于多个葡萄糖分子通过氧原子的共享键链接而成，形成了一个中空的环状结构。

这种结构使得环糊精具有许多特殊的性质。

首先，环糊精具有良好的水溶性，能够在水中迅速溶解，并形成稳定的溶液。

其次，它还具有高度的化学稳定性和无毒性，在广泛的应用领域中被广泛使用。

此外，环糊精还表现出与其他分子之间能够形成物理上或化学上的相互作用能力，这为其在各种应用中提供了丰富的可能性。

2.2 分子组成与功能：环糊精分子通常由6个或更多单体组成，并形成一个大小不等、复杂多样的空心圆盘状结构。

其中最常见且应用最广泛的是α-环糊精，其由六个葡萄糖单体组成。

“环糊精聚合物”资料合集目录一、交联环糊精聚合物Fe3O4核壳结构复合纳米颗粒的制备和性能研究二、环糊精聚合物的结构与应用三、含环糊精聚合物体系的构建及其生物应用研究四、修饰环糊精聚合物微球的制备与表征及吸附水中重金属离子的研究五、环糊精聚合物的合成及其对染料分子的识别六、磺酸化环糊精聚合物的合成及其在毛细管电泳手性拆分中的应用交联环糊精聚合物Fe3O4核壳结构复合纳米颗粒的制备和性能研究交联环糊精聚合物是一种新型的功能性材料，其独特的结构使其在药物传递、磁性材料、催化剂等领域具有广泛的应用前景。

近年来，科研人员致力于开发具有核壳结构的复合纳米颗粒，其中以Fe3O4为核心，外面包覆交联环糊精聚合物。

这种核壳结构不仅可以提高材料的稳定性，还可以进一步拓展其在生物医学领域的应用。

交联环糊精聚合物Fe3O4核壳结构复合纳米颗粒的制备制备交联环糊精聚合物Fe3O4核壳结构复合纳米颗粒的过程主要包括以下几个步骤：制备Fe3O4磁性纳米颗粒：通过共沉淀法，将铁盐和盐溶液混合并快速搅拌，生成Fe3O4磁性纳米颗粒。

合成环糊精聚合物：将环糊精与适当的催化剂和交联剂混合，进行聚合反应，生成环糊精聚合物。

包覆Fe3O4磁性纳米颗粒：将合成的环糊精聚合物溶解在有机溶剂中，与Fe3O4磁性纳米颗粒混合，通过包覆过程生成核壳结构的复合纳米颗粒。

交联环糊精聚合物Fe3O4核壳结构复合纳米颗粒的性能研究经过对交联环糊精聚合物Fe3O4核壳结构复合纳米颗粒的深入研究，我们发现其具有以下性能：磁响应性：由于内核的Fe3O4具有磁响应性，使得这种复合纳米颗粒可以在外部磁场的作用下进行导向和控制。

良好的稳定性：由于外面包覆了交联环糊精聚合物，复合纳米颗粒的稳定性得到了显著提高，可以在不同的环境条件下保持稳定。

生物相容性和生物活性：环糊精聚合物具有良好的生物相容性，并且可以通过化学修饰引入生物活性分子，从而进一步优化其在生物医学领域的应用。

α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精是三种环状寡糖，它们是由葡萄糖分子通过α、β和γ键连接而成。

三种环糊精的结构和性质略有不同，下面将对它们进行详细介绍。

一、α-环糊精结构1. α-环糊精是一种环状寡糖，由6个葡萄糖分子经α（1→4）键连接而成。

2. α-环糊精的结构呈环状，具有空心结构，内部是一个腔道。

3. α-环糊精分子外部有6个羟基，内部有一个含有酸性羟基的氢键。

4. α-环糊精的空心结构使其能够与小分子或离子进入腔道形成包结合物。

二、β-环糊精结构1. β-环糊精也是一种环状寡糖，由7个葡萄糖分子经β（1→4）键连接而成。

2. β-环糊精的结构类似于α-环糊精，同样具有空心结构和腔道。

3. β-环糊精分子外部有7个羟基，内部也有一个含有酸性羟基的氢键。

4. β-环糊精和α-环糊精一样，可以形成包结合物，具有很好的包合作用。

三、γ-环糊精结构1. γ-环糊精是一种环状寡糖，由8个葡萄糖分子经γ（1→4）键连接而成。

2. γ-环糊精的结构与α-环糊精和β-环糊精类似，同样具有空心结构和腔道。

3. γ-环糊精分子外部有8个羟基，内部也有一个含有酸性羟基的氢键。

4. γ-环糊精与α-环糊精和β-环糊精一样，可以形成包结合物，具有良好的包合作用。

α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精是三种具有特殊结构和功能的环状寡糖。

它们具有空心结构和腔道，能够与小分子或离子形成包结合物，具有良好的包合作用。

这种特性使其在化学、生物学等领域有着广泛的应用前景。

希望本文能够对读者对α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精结构有所了解，也能引起更多的研究兴趣。

α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精作为一类重要的环状寡糖分子，在化学和生物学领域中发挥着重要的作用。

它们独特的空心结构和包结合物形成能力，使得它们在药物输送、化学分离、环境保护等方面具有广泛的应用前景。

我们来探讨它们在药物输送方面的应用。

由于环糊精分子中的空腔结构能够包络小分子，形成稳定的包结合物，因此可以被应用于药物的包埋和输送。

对于环糊精的研究作者：陈凤萍，杨小雨，曹荭环糊精(Cyclodexdrin，CD)是由环糊精葡萄糖基转移酶(CGT)作用于淀粉所产生的一组环状低聚糖。

首次发现于1891年．薛定锷(Schardinger)完成了确定CD结构的研究，由于CD具有“内疏水，外亲水”的分子结构，又因CD是手性化合物，这种特殊分子结构赋予CD 与多种客体化合物形成包合物的能力，由此而形成主客体分子化学，从而使CD在各个领域中得以应用。

本文着重介绍CD在医药、荧光和磷光、及食品环保方面的应用。

由于其分子结构特殊，故能与多种小分子形成包结配合物，大多数聚合物都具有良好的机械性能，易于加工成型。

以化学键合或物理混合方法将环糊精引入聚合物结构中，则可形成一类既具有聚合物的良好性能，又保持环糊精结构特点的含环糊精聚合物[1]。

因此，环糊精及其衍生物在化学分离、化学分析、医药、食品、农药等多种领域有着广泛的应用。

目前，国内外学者对环糊精的研究大多数集中在环糊精分子的包结功能、合成功能新材料等方面。

近年来，将环糊精引入到高分子膜内，利用环糊精的空腔等性状来强化膜分离性能成为了一个新的研究热点。

1.环糊精的种类天然常见的环糊精有三种，即β-CD、α-CD、γ-CD。

含6个葡萄糖单位的α-CD因环筒太小(内径约5.2A)，不适于大多数药物分子被包合；α-CD、γ-CD则有足够的环筒空间(内径分别约为6.4A和8.3A)来包合体积相对较大一些的客体，因而能与许多药物分子形成稳定的包合物。

其中，又以β-CD应用最广，这是因为目前只有β-CD具有工业化大生产规模：但是，β-CD的水溶解度较低(25℃，1.8g／100m1)因此药物β-CD包合物的水溶解度最大也不过1.8g／100m1。

这也就使得β-CD在应用受到限制。

2.环糊精目前的现状2.1环糊精在生态环境中的应用由于13一环糊精的空腔内侧的两圈氖原子(H一 3和H一5)及一圈糖苷键的氧原子处于C—H键屏蔽之下，环糊精内腔是疏水的，而环糊精分子的外侧边框则由于羟基的聚集而呈亲水性。