羟丁基壳聚糖的均相合成、性质及其在伤口愈合方面的应用

发布时间：2020-03-26 18:42

【摘要】：目前,海洋作为人类发展的资源宝库已引起人们的广泛关注。甲壳素是海洋中最丰富的生物质资源,也是自然界仅次于纤维素的天然高分子,其脱乙酰产物壳聚糖(CS)不仅易于物理和化学修饰,可被加工成各种形式,而且具有优异的生物相容性、生物可降解性、抗菌性、组织粘附性等生物活性。衍生化反应常用来改善CS的性质,赋予其新的结构和功能。本工作拟以CS为原料,通过碱/尿素体系在温和条件下均相合成羟丁基壳聚糖(HBCS),对产物的分子结构、溶液性质和生物活性进行研究,并探讨其作为伤口敷料的应用。本论文的主要创新包括以下两点:1)首次在碱/尿素体系中均相合成了一系列取代度(DS)的HBCS,阐明了其分子结构和溶液-沉淀行为;2)对HBCS的生物活性进行了系统研究,证明其作为敷料在促进伤口愈合中的应用。本文的主要内容和结论包括以下两个部分;首次在KOH/LiOH/尿素水溶液中均相合成了DS为0.38~1.54的水溶性HBCS。结构分析表明,CS的C2位氨基和C3和C6位羟基均参与了醚化反应,并且取代主要发生在C6位羟基上。DS高于1.25的HBCS试样的水溶液具有独特的温敏性,当加热到临界温度以上时会发生溶液-沉淀行为,而异相体系合成的HBCS则发生可逆的溶液-凝胶化转变。体外细胞毒性实验表明HBCS无细胞毒性,甚至可以促进正常细胞的增殖。抗菌实验表明HBCS具有一定的抗菌活性,其抑菌能力随DS升高而降低。抗氧化实验表明HBCS试样均具有一定的抗氧化性。以高分子量CS为原料,均相合成了DS为0.41~1.38的HBCS试样。研究表明,羟丁基的引入使得HBCS在水中自组装形成纳米胶束,且粒径随DS增大而减小。通过真空冷冻干燥制备得到三维多孔的HBCS海绵。体外细胞毒性实验表明HBCS可以诱导NHDF细胞的增殖,而抗菌性实验证明HBCS具有一定的抗菌能力。溶血和凝血实验证明DS较高的HBCS海绵表现出比其他海绵更好的血液相容性和低BCI值。大鼠的体内伤口愈合实验结果表明,具有较高DS的HBCS海绵在促进成纤维细胞的增殖的同时减少了伤口感染,能显著缩短伤口愈合的时间,在临床应用上具有巨大潜力。上述研究表明碱/尿素体系可作为一种稳定的CS的溶剂和均相反应介质制备HBCS,为壳聚糖衍生物的合成提供了新的方法。同时,论文阐明了HBCS的结构、性质与功能的相互关系,为新型CS功能材料的构建及其在生物医学领域的应用提供了科学依据,具有学术价值和应用前景。
【图文】：

1HNMR谱,文献

333 2D1H-1H chemical shift correlation spectrum (COSY) of HBC.4 示出 HBCS 试样溶解于 20％DC1/D2O 中测得的1H NMR 谱出从 HBCS-1 到 HBCS-5 以及 HBCS-6 到 HBCS-10，-CH2-和，H1峰也逐渐分裂成两个峰。参照之前的文献，可以通过下式：DS = (Ⅱ / 3) / Ⅰ

谱图,缓冲溶液,试样,化学位移

羟丁基壳聚糖的均相合成、性质及其在伤口愈合方面的应用了羟丁基，其13CNMR 谱图在 9.1、25.5、71.3 和 71.6ppm 出现新的信号峰，分别对应于 C10、C9、C7 和 C8[7]。此外，62.6~53.1ppm 分别表示 C6'、C6、C2 和C2'的化学位移[10,40,41]。随着 DS 的增加，对应于 C7、C8、C9 和 C10 的峰的强度增加，而 C2 和 C6 的化学位移减弱并裂分成多个峰。上述结果表明 CS 中 C2 处的氨基和 C3 和 C6 处的羟基均参与了醚化反应，并且取代主要发生在 C6 的羟基，因为该位点具有相对较低的空间位阻和较高的反应活性[13,17,42]。图 2.5b 示出异相合成 HBCS 试样的13C NMR 谱图，所有分峰也与图 2.6 基本一致，，证明均相与异相反应合成的产物的取代情况大致相同。
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O636.1;R318.08

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