壳聚糖的介绍课程

表面处理、相纸、无碳复印纸
医学
绷带、海绵、人造血管、血液中胆固醇的控制 、肿瘤抑制、治疗烧伤、人造皮肤、眼睛的玻
璃体、隐形眼镜、药物控制释放
P2a0gG2e1o▪o/11s/e41n2M. in Applications of Chitinand Chitosan. Technomic Publishing Inc, PA. 1997
6
2.结构特征
研究证实，甲壳素与其他多糖一样，其分子链也是螺旋形，X射线 衍射照片给出的螺距为0.515nm,一个螺旋平面由6个糖残基组成
Chitosan secondary structures as determined by solid X-ray crystallography. A) twofold; B)3-fold; C) 4-fold; D) 5-fold; and, E) two-relaxedfold.
壳聚糖的介绍课程
目录
I 定义、来源 II 结构特征 III 理化性质 IV 制备方法 Ⅴ 应用
2P0a2g1e /▪1/212
2
1.定义、来源
壳聚糖（chitosan），又名脱乙酰 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, 属高分子直链型多糖，是自然界唯 一的碱性多糖。壳聚糖作为一种天 然、绿色的环保高分子物质，具有 可生物降解性、可食用性及生物相 容性等特点，且安全无毒，对环境 无公害。
2P0a2g1e/▪1/4JD1o2rluagnsta2K01u0m, i8r,sk1a56.A7p-1p6li3c6ation
of
Spectroscopic
Methods
for
Structural
Analysis
ofChitin
and
Chitosan，Mar. 4
1.定义、来源
节肢动物的外骨骼
自然界中的甲壳素
2P0a2g1e /▪1/312
3
1.定义、来源
壳聚糖是甲壳素脱N-乙酰基的产物，一 般而言，N-乙酰基脱去55%以上的就可 称之为壳聚糖，或者说，能在1%乙酸或 1%盐酸中溶解1%的脱乙酰甲壳素，这 种脱乙酰甲壳素被称之为壳聚糖。
事实上，N-脱乙酰度为55%以上的甲壳 素，就能在这种稀酸中溶解。
4 壳聚糖具有很好的吸附性、成膜性、通透性、成纤性、吸湿性
和保湿性
脱乙酰度（ deacetylation degree， DD）和相对分子质量（ molecular weight， MW ）为最重要结构参数
2P0a2g1e /▪1/812
8
3.理化性质 壳聚糖生物学性能与结构表征的关系
生物学性能（Biological DD WM
15
thank you
谢谢
其他化学反应 Shiff碱反应 接枝共聚反应 交联反应
11
Байду номын сангаас 4.壳聚糖的制备
化化学学法法
壳聚糖的制取通常采用化学法，制备工艺程序为： 甲壳一脱钙—脱蛋白质一脱色一甲壳质一脱乙酰基一壳聚糖。
Journal of Scientific & Industrial Research，Vol.63，January 2004，，pp 20-31.
移行为 ； 低 MW 的壳聚糖更易与细胞相互作用。其降解产生的
DD
WM 六聚体产物有较强的抗肿瘤活性
抑菌活性 抗氧化活性
壳聚糖中有效 -NH3+ 的数量是决定其抑菌活性的关键因素。随着
DD
WM
DD 的增加， 壳聚糖与细胞膜的结合能力增强， 渗透能力增强 ；而较高的 MW 会减少有效 -NH3+ 的暴露量以及壳聚糖向细胞
烷基化反应
羧基化反应是指用氯代烷酸或乙醛酸，在甲壳素或壳聚糖的6-羟基或胺基上引入羧烷 基基团，研究最多的是羧甲基化反应
醚化反应
甲壳素与聚氧乙烯反应生成的醚化物具有良好的保水性能，几乎与透明质酸相当。
酯化反应
常见的酯化反应有硫酸酯化和磷酸酯化[22]。用含氧无机酸作酯化剂，使甲壳素或壳 聚糖中的羟基形成有机酯类衍生物。
2P0a2g1e /▪1/712
7
3.理化性质
主要物理性质
1 不能完全溶解于水和碱溶液中，但可溶于稀酸(pH<6)，游离氨
基质子化促进溶解。溶于稀酸呈黏稠状，在稀酸中壳聚糖的B一 1，4糖苷键会慢慢水解，生成低相对分子质量的壳聚糖。
2 壳聚糖在溶液中是带正电荷多聚电解质，具有很强的吸附性。
3
壳聚糖的溶解性与脱乙酰度、相对分子质量、黏度有关，脱 乙酰度越高，相对分子质量越小，越易溶于水
13
5.应用
应用（application） 化妆品
生物工程
举例
化妆粉、指甲油
酶和细胞固定化、蛋白分离、色层分析葡萄糖 电极.
农业
种子/叶涂层、培养液/肥料、农药控制释放
食品 薄膜
去除染料和酸、防腐剂、颜色稳定剂、动物的 饲料
萃取分离、磁导率控制
水处理
去除金属离子、絮凝剂/混凝剂、过滤/筛选
制浆造纸
http://matsyafed.org/img/chi.jpg
P2a0g2e1▪/11/512
ChitoSan® fibers and chitin socks http://cd.tradehelper.o r.kr/
Chitosan soap, lotion, ··http://www.conybio.com.my/gallerie s.html
软体动物的壳
硅藻的刺
2P0a2g1e /▪1/512
其他无脊椎动物
真菌、霉菌、酵母的细胞壁
5
2.结构特征
6 4
5
6 4
5
1 2 3
1 2 3
2P0a2g1e /▪1/612
β(1→4)linked N-acetyl-D-glucos-2-amine units
β(1→4)linked D-glucos-2-amine units Degree of DeAcetylation > 60% β(1→4)linked D-glucos units
Franca E F, Leite F L, Cunha R A, Oliveira O N, Freitas L C G .Designing an enzyme-based nanobiosensor using
molecular modeling techniques. Physical Chemistry Chemical Physics. 2011，13: 8894-8899.
3.理化性质
P2a0g2e1▪/11/012
10
3.理化性质
主要化学反应
主要化学反应
P2a0g2e1▪/11/112
酰化反应
甲壳素和壳聚糖通过与酰氯或酸酐反应，在大分子链上导入不同分子量的脂肪族或芳 香族酰基，所得的产物在有机溶剂中的溶解度可大大提高。
羧基化反应
羧基化反应是指用氯代烷酸或乙醛酸，在甲壳素或壳聚糖的6-羟基或胺基上引入羧烷 基基团，研究最多的是羧甲基化反应
14
5.应用
Fungicide seed coating(杀菌剂种子涂层 )http://www.une.edu.au/agronomy/past ures/research/pastureresearc.htm
透水性反应墙
弱透水层
蓄水层
Crini G. Progress in Polymer Science, 30 (2005) 38
的渗透能力
随着 DD 的增高， 壳聚糖的抗氧化能力增强 ；但对自由基的清
DD
WM 除能力和对金属离子的螯合力则随MW的增加而降低
2P0a2g1e /▪1/912
9
Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery, October 2010, Vol. 24, No.10
4.壳聚糖的制备
壳 清洗和粉碎
盐酸脱盐
真菌 收割、洗涤、晒干 粉碎然后用NaOH处理
NaOH脱蛋白质
用LiCl/DMAc提取
甲壳素粉末
水中沉淀，干燥
P2a0g2e1▪/11/312Kohr E. Chitin: fulfilling a biomaterials promise. Elsevier Science, 2001
微生物法 微 甲壳素是绝大多数真菌细胞壁的主要组成成分，许多制药企业和酶 制剂的发酵过程产生的下脚料中含有真菌的菌丝体，可从中提取甲 壳素。如黑曲霉、雅致放射毛霉鲁氏毛霉等 微波法
微波法比常规法达到相同的脱乙酰度所需的反应时间可以缩 短9/10，壳聚糖的黏度也有提高
P2a0g2e1▪/11/212
12
properties）
作用（Fuction）
生物降解性 生物相容性
黏附性
抗肿瘤活性
DD
WM 降解速率与 DD 成负相关， 与 MW 成正相关
DD
----
DD > 35% 时， 毒副作用较小 ；DD < 35% 时，毒副作用与 DD 成 量效依存关系
DD
WM 黏附强度与 DD、 MW 均成正相关
-NH3+ 可与肿瘤细胞表面的负电荷相互作用， 抑制细胞活性和迁