CN101429255A - 一种低分子透明质酸钠的制备方法 - Google Patents

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杨桂兰
王春喜
栾贻宏
刘爱华
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Abstract

本发明提供了一种低分子透明质酸钠(LMHA)的制备方法，本方法是透明质酸钠(HA)固体粉末在含有酸(如硫酸、盐酸等)的有机溶剂(有机溶剂浓度70％～100％)中，进行酸催化降解，制备分子量5×103～9×105Da的LMHA。该方法的优点是工艺简捷，收率高，生产成本低，对HA分子破坏程度小。

Description

一种低分子透明质酸钠的制备方法
技术领域
本发明属于生物化工领域，涉及一种低分子透明质酸钠的制备方法。
背景技术
透明质酸钠(HA，又名玻璃酸钠)，是由葡糖醛酸和氨基葡糖的双糖重复单位组成的多糖，广泛分布于皮肤、眼玻璃体、脐带、软骨、关节滑液等结缔组织中，并在其中起到保湿、营养、修复和预防损伤等生理作用。
根据分子量的不同将HA分为高分子透明质酸(HMHA，分子量大于2×106Da)和低分子透明质酸(LMHA，分子量5×103～9×105Da)，其生物活性区别明显，HMHA溶液具有良好的黏弹性和保湿、润滑功能，广泛应用于化妆品保湿美容，眼科手术黏弹剂及骨关节润滑剂；LMHA的润滑性和保湿性较弱，但易被人体吸收。LMHA外用时能被皮肤吸收，增加皮下组织的HA含量，能有效增加皮肤弹性，达到深层保湿的效果，口服LMHA能补充体内HA的不足，对美容、预防和治疗骨关节炎具有显著的作用，目前已成为研究的热点。
分子量5×103～1×104Da的LMHA又称寡聚透明质酸或透明质酸寡糖，具有抑制肿瘤细胞扩散和促进血管生成的作用，最近研究表明LMHA还具有细胞的免疫活化作用、促进骨生成作用以及药物靶向作用。透明质酸寡糖在医药、保健品方面展现了良好的应用前景。
目前HA的降解制备LMHA的方法有物理方法，包括加热处理、超声波处理、γ-射线辐射降解；透明质酸酶(HAa1s)酶解；化学降解法，过氧化氢降解、碱降解、酸降解等。其中加热降解容易使产品变色，超声波降解速度慢，且不适合工业化生产，γ-射线辐射降解需要放射性物质，酶降解过程加入的酶作为杂质，不易去除。而氢氧化钠降解容易导致产品颜色发黄。这些制备方法一般在溶液状态下进行，不仅周期较长且或收率不高。本发明拟提供一种新的降解HA制备LMHA的方法，该方法是在固体粉末状态下完成的降解过程，收率可达95％以上，制备成本低，并且该方法对产品结构破坏小。
发明内容
本发明的目的是提供一种LMHA的制备方法，该方法是在含有酸的有机溶剂中对HA固体粉末进行降解直接得到LMHA固体粉末。其具体方案为：
①配制含有酸的有机溶剂；
②将HA加入到上述有机溶剂中，搅拌下进行降解；
③降解至适当分子量后，调pH至中性，脱水、干燥得LMHA粉末。
上述技术方案中有机溶剂为乙醇、甲醇或丙酮，优选为乙醇；有机溶剂的体积分数为70％～100％。
上述技术方案中的酸为盐酸、硫酸、硝酸、柠檬酸或醋酸，优选为盐酸。
上述技术方案中的HA的分子量范围9×105～3×106Da；LMHA分子量范围为5×103～9×105Da。
上述技术方案中的HA可以是HA成品，也可以是干燥前HA，其中所述的HA成品为经乙醇脱水并干燥后的HA，HA成品干燥湿重8％～10％(质量分数)；脱水后干燥前的原料即为本发明所指干燥前HA，干燥湿重60％～80％(质量分数)。
上述技术方案中酸的浓度为0.01～1.0mol/L。
上述技术方案中的降解温度范围从室温到70℃均可，温度提高，能有效提高降解速度，但考虑到有机溶剂安全性，一般选30℃～60℃，而且，需要在水浴中进行。
本发明的理论依据：1)透明质酸钠在有机溶剂中不溶解，不断搅拌下进行反应。2)HA粉末密度小0.1～0.5mg/mL，结构松散，溶剂中的酸能进入粉末内部，直接参与反应，降解HA，制得LMHA。
本发明降解方法有以下优点：
1)本发明方法所需设备数量少、体积小，100L有机溶剂可处理10kgHA；而溶液状态降解需要先将HA溶解为0.2mg/ml～1.0mg/ml溶液，降解后需要再沉淀。处理10kgHA需要1吨～5吨的溶解设备和3吨～15吨的沉淀设备，因此本发明占用设备操作方便，周期短，较溶液状态降解具有优越性。
2)目前制备LMHA普遍使用的方法是溶液状态下进行，降解完成后以有机溶剂沉淀，HA粉末析出，然而，随着HA分子量的下降，HA在乙醇-水混合物中的溶解度提高，从而导致收率下降。本发明方法在固体状态下进行，降解后直接干燥成成品，收率达95％(质量分数)以上。
3)采用红外光谱对降解产物的结构进行分析，发现没有新的吸收峰出现，而且峰位与峰值均没有变化，因此说，本发明降解方法的产物结构与未降解HA一致，表明本降解方法对LMHA结构破坏小。见图1～图3。
附图说明
图1：实施例1所得的LMHA的红外图谱
图2：实施例9所得的LMHA的红外图谱
图3：未降解HA的红外图谱
具体实施方式
实施例1
取HA成品(Mr：1.20×106)100g，加至1L 80％(体积分数)乙醇(含0.2mol/L盐酸)中，35℃水浴搅拌降解4d，经检测分子量为4.5×104Da。向乙醇中加入NaOH调pH值至中性，以95％乙醇脱水3次，离心除去HA粉末中的乙醇，干燥得LMHA 96g。收率96％。
实施例2
取HA成品(Mr：2.16×106)100g，加至1.2L 90％(体积分数)的乙醇(含0.2mol/L柠檬酸)中，50℃水浴中搅拌降解19h，得分子量2.9×105Da的HA。向乙醇中加入NaOH调pH值至中性，以95％(体积分数)的乙醇脱水3次，离心除去HA粉末中的乙醇，干燥得LMHA 96g。收率96％。
实施例3
取干燥前HA(Mr：1.94×106Da)180g，干燥失重66％，加至1L 80％(体积分数)))))))的乙醇(含0.5mol/L醋酸)中，60℃水浴搅拌降解4d，得分子量1.9×104Da的HA。向乙醇中加入NaOH调pH值至HA中性，以95％(体积分数)的乙醇脱水3次，离心除去HA粉末中的乙醇，干燥得LMHA 58g。收率94.7％。
实施例4
取干燥前HA(Mr2.15×106Da)200g，干燥失重61％(质量分数)，加至1L 80％(体积分数)))))的甲醇(含0.01mol/L硫酸)中，60℃水浴搅拌降解3d，得分子量2.9×105Da的HA。向甲醇中加入NaOH调pH值至中性，以95％(体积分数)甲醇脱水3次，离心除去HA粉末中的甲醇，干燥得LMHA 76g。收率97.4％。
实施例5
取成品HA(Mr：1.65×106Da)80g，加至800ml 83％(体积分数)丙酮(含0.7mol/L醋酸)中，40℃水浴搅拌降解63h，得分子量8.8×104Da的HA。向丙酮中加入NaOH调pH值至中性，以95％(体积分数)的丙酮脱水3次，离心除去HA粉末中的丙酮，干燥得LMHA 78g。收率97.5％。
实施例6
取成品HA(Mr：9.8×105Da)100g，加至1L 70％(体积分数)丙酮(含0.08mol/L盐酸)中，28℃水浴搅拌降解4d，得分子量1.9×105Da的HA。向丙酮中加入NaOH调pH值至中性，以95％(体积分数)的丙酮脱水3次，离心除去HA粉末中的丙酮，干燥得LMHA97g。收率97％。
实施例7
取干燥前HA(Mr：1.94×106)200g，干燥失重66％，加至1L 75％(体积分数)甲醇(含0.25mol/L柠檬酸)中，30℃水浴搅拌降解2d，得分子量3.1×105Da的HA。向甲醇中加入NaOH调pH值至中性，以98％(体积分数)的甲醇脱水3次，离心除去HA粉末中的甲醇，干燥得LMHA66g。收率97％。
实施例8
取HA成品(Mr：1.20×106)100g，加至1L 80％(体积分数)))乙醇(含0.25mol/L盐酸)中，室温下搅拌降解4d，得分子量7.3×104Da的HA。向乙醇中加入NaOH调pH值至中性，以95％(体积分数)的乙醇脱水3次，离心除去HA粉末中的乙醇，干燥得LMHA 95g。收率95％。
实施例9
取HA成品(Mr：1.20×106)100g，加至1L 80％(体积分数)))乙醇(含0.3mol/L盐酸)中，45℃水浴搅拌降解5d，得分子量9800Da的HA。向乙醇中加入NaOH调pH值至中性，以95％(体积分数)的乙醇脱水3次，离心除去HA粉末中的乙醇，干燥得LMHA 97g。收率97％。
对照实施例(溶液状态下进行的酸降解)
取成品HA(Mr：1.65×106Da)100g，溶解在1L 0.1mol/L的盐酸溶液中，50℃水浴搅拌降解72h，得分子量2.1×104Da的HA。向溶液中加入NaOH调pH值至中性，向降解液中加入40g NaCl，80L 95％(体积分数)的乙醇沉淀，脱水3次，离心除去HA粉末中的乙醇，干燥得LMHA 77g。收率77％。

Claims (9)

1.一种低分子透明质酸钠的制备方法，其特征在于：在含有酸的有机溶剂中对透明质酸钠固
体粉末进行降解得到低分子透明质酸钠固体粉末。
2.一种低分子透明质酸钠的制备方法，其特征在于：由以下步骤：
①配制含有酸的有机溶剂；
②将HA加入到上述有机溶剂中，搅拌下进行降解；
③降解至适当分子量后，调pH至中性，脱水、干燥得LMHA粉末。
3.权利要求1或2所述的方法，其中所述的有机溶剂为乙醇、甲醇或丙酮，优选为乙醇。
4.权利要求1或2所述的方法，其中有机溶剂的体积分数为70％～100％。
5.权利要求1或2所述的方法，其中所述的酸为盐酸、硫酸、硝酸、柠檬酸或醋酸，优选为盐酸。
6.权利要求1或2所述的方法，其中所述的酸的浓度为0.01～1.0mol/L。
7.权利要求1或2所述的方法，其中所述的透明质酸钠的分子量范围9×105～3×106Da。
8.权利要求1或2所述的方法，其中所述的低分子透明质酸钠的分子量范围为5×103～9×105Da。
9.权利要求1或2所述的方法，其中降解的温度控制范围10～70℃，优选范围30～60℃。
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