CN101624427A - 一种高取代度精氨酸-壳聚糖及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高取代度精氨酸－壳聚糖及其制备方法和应用，属于生物医用材料领域。所述高取代度精氨酸－壳聚糖以一氯乙酸作为“分子臂”，将精氨酸高效率共价结合至壳聚糖的自由氨基或自由羟基上，壳聚糖的正电性显著增大，从而使抗菌性能得到增强。本发明材料来源于节肢动物虾、蟹、昆虫的外壳、贝类及软体动物的外壳和软骨以及低等植物、菌类、藻类的细胞等细胞壁。本发明涉及的高取代度精氨酸－壳聚糖材料制备过程简单、原料来源丰富。高取代度精氨酸－壳聚糖的抗临床烧伤烫伤易感菌金黄色葡萄球菌的性能强于未经修饰的壳聚糖，并且随精氨酸取代度的增大而增强。
Description
技术领域
本发明属于生物医学材料领域。
背景技术
甲壳素是自然界中产量仅次于纤维素的第二大类生物材料，广泛存在于节肢动物虾、蟹及昆虫的外壳以及低等植物菌类、藻类的细胞等细胞壁中。壳聚糖是甲壳素经浓碱处理脱乙酰的产物，它是由氨基葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接起来的一种天然高分子线型多糖，其化学名为β-(1，4)-2-氨基-脱氧-D-葡萄糖。
作为一种天然聚合物，壳聚糖具有优良的性质，如良好的生物相容性、无毒性、生物可降解性、抗细菌、抗真菌及抗病毒等。近些年，其抗病原细菌的性质得到了广泛的研究。研究表明带正电的壳聚糖通过吸附于带负电的细菌表面，然后通过阻断营养物质供应或者进入细菌细胞内部从而干扰其代谢等方式来抑制细菌的生长。为了通过增加壳聚糖所带正电荷而更进一步增强其的抗菌性能，于是研究人员合成了N，N，N-三甲基化壳聚糖(Jia ZS et al.Carbohydrate research 2001；333：1-6.)、N，N，N-二乙基甲基壳聚糖(Avadi MR et al.European Polymer Journal2004：40；1355-1361.)、甜菜碱壳聚糖(Holappa J el al.CarbohydratePolymers 2006；65：114-118.)等壳聚糖衍生物并做了抗菌性能的评价。
根据化学规律，基团所带正电荷强弱的排序为：胍基＞季铵根＞烷基胺＞芳香杂化胺＞酰胺。胍基作为目前已知的碱性最强的有机碱，已得到广泛的应用，如美国梅勒克和贝茨公司的产品多果定(Dogdine)的杀菌剂就是十二烷基醋酸胍；双胍辛乙酸盐是一种新的广谱杀菌剂，对农业和园艺的主要真菌有很高的生长抑制活性。当含胍基的物质，如精氨酸、胍基乙酸、胍基丙酸，与壳聚糖结合后形成具有良好的生物活性。有研究人员通过NHS/EDC作为催化剂合成了精氨酸-壳聚糖衍生物(Liu WG et al.Journalof Materials Science：Materials in Medicine 2004；15：1199-1203.)，仅能得到取代度低于20.1％的产物。本发明以一氯乙酸作为“分子臂”，通过三步反应将精氨酸高效率结合到壳聚糖上，其取代度最高可达到了170％，可在皮肤组织工程支架领域获得广泛应用。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题而提供一种高取代度精氨酸-壳聚糖及其制备方法和应用，该高取代度精氨酸-壳聚糖结合了壳聚糖和胍的生物活性，表现出比壳聚糖更强的抗菌性能。
本发明所采用的技术方案是：
一种高取代度精氨酸-壳聚糖，所述高取代度精氨酸-壳聚糖以一氯乙酸作为“分子臂”，将精氨酸高效率共价结合到壳聚糖的自由氨基或自由羟基上，其结构式为：
当R’＝R2，R”＝R2时，该高取代度精氨酸-壳聚糖为精氨酸-N，O-壳聚糖；当R’＝R1，R”＝R2时，该高取代度精氨酸-壳聚糖为精氨酸-O-壳聚糖；当R’＝R2，R”＝R1时，该高取代度精氨酸-壳聚糖为精氨酸-N-壳聚糖。
优选地，所述高取代度精氨酸-壳聚糖以一氯乙酸作为“分子臂”，将精氨酸高效率共价结合到壳聚糖的自由氨基和自由羟基上。
优选地，所述壳聚糖的分子量在0.5～100万之间，其脱乙酰度为50～99％，所述精氨酸-N，O-壳聚糖的取代度为0～170％，所述精氨酸-O-壳聚糖的取代度为0～91％，所述精氨酸-N-壳聚糖的取代度为0～95％。
该高取代度精氨酸-壳聚糖的制备方法，所述精氨酸-N，O-壳聚糖的制备方法为：
(1)壳聚糖经异丙醇和氢氧化钠溶液膨胀和碱化处理后，再与一氯乙酸于40～80℃反应2～6小时，纯化干燥后得N，O-羧甲基壳聚糖；
(2)N，O-羧甲基壳聚糖在二甲基甲酰胺/水(DMF/H2O)混合液作为反应介质下，与二氯亚砜(SOCl2)于40～80℃反应4～8小时，纯化干燥后得N，O-壳聚糖酰氯衍生物；
(3)N，O-壳聚糖酰氯衍生物溶于二甲亚砜(DMSO)中，再与精氨酸反应12～24小时，纯化干燥后得高取代度精氨酸-N，O-壳聚糖；
所述精氨酸-O-壳聚糖的制备方法：
(1)壳聚糖经异丙醇和氢氧化钠溶液膨胀和碱化处理后，再与一氯乙酸于0～15℃反应2～6小时，纯化干燥后得O-羧甲基壳聚糖；
(2)O-羧甲基壳聚糖在二甲基甲酰胺/水(DMF/H2O)混合液作为反应介质下，与二氯亚砜(SOCl2)于40～80℃反应2～6小时，纯化干燥后得O-壳聚糖酰氯衍生物；
(3)O-壳聚糖酰氯衍生物溶于适量的二甲亚砜(DMSO)中，再与精氨酸反应12～24小时，纯化干燥后得高取代度精氨酸-O-壳聚糖；
所述精氨酸-N-壳聚糖的制备方法：
(1)将壳聚糖溶于酸液后，与乙醛酸反应2～6小时后再加以硼氢化钠还原，纯化干燥后得N-羧甲基壳聚糖；
(2)N-羧甲基壳聚糖在二甲基甲酰胺/水(DMF/H2O)混合液作为反应介质下，与二氯亚砜(SOCl2)于40～80℃反应2～6小时，纯化干燥后得N-壳聚糖酰氯衍生物；
(3)N-壳聚糖酰氯衍生物溶于适量的二甲亚砜(DMSO)中，再与精氨酸反应12～24小时，纯化干燥后得高取代度精氨酸-N-壳聚糖。
该高取代度精氨酸-壳聚糖的应用，将所得高取代度精氨酸-壳聚糖粉末溶解在浓度为0.5～2％(v/v)的醋酸溶液，配成浓度为0.5～1％的溶液，然后通过微孔滤膜过滤除菌，得到高取代度精氨酸-壳聚糖抗菌溶液。
本发明具有以下优点：
发明利用了壳聚糖的自由氨基和自由羟基，经三步反应后得到高取代度精氨酸-壳聚糖。它结合了壳聚糖和胍类物质的生物活性，表现出比壳聚糖更强的抗菌活性，而且原料来源便宜，制备方法简单，具有反应条件温和，产品易于纯化，容易实现大规模生产，具有很好的产业化前景。所以可以作为新型抗菌剂、抗菌药物等在医药、纺织、食品保鲜等领域有广泛的应用前景。
具体实施方式
实施例1
将6g壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入50ml异丙醇，在室温下用电动搅拌器以400r/min的速度搅拌20min，使两者充分混合。将37.5ml浓度为40％的氢氧化钠溶液，分五次注入三口烧瓶中，每次间隔5分钟。将所得的碱性溶液搅拌1小时后，再将总计6g的一氯乙酸也分五批投入瓶中，每批间隔5分钟。随后，将混合体系升温至60℃，并在此温度下反应2小时。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，向其中加入5ml去离子水，再加入冰醋酸调节pH到7.0，将混合溶液过滤。用70％至90％的乙醇溶液洗涤过滤得到固体。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物为N，O-羧甲基壳聚糖。
将5gN，O-羧甲基壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入DMF/H2O(90/10，v/v)，电动搅拌30min。再加入40ml SOCl2，于60℃反应6小时。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，再用95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃过夜干燥，所得产物为N，O-壳聚糖酰氯衍生物。
将4.5g N，O-壳聚糖酰氯衍生物溶于适量的DMSO中，搅拌均匀，此为溶液A；将3.35g精氨酸溶解于10ml H2O中，此为溶液B，将溶液A和溶液B混合并通过1％NaOH调节溶液pH至9～10，反应15小时。通过95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物即为高取代度精氨酸-N，O-壳聚糖。
实施例2
将6g壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入50ml异丙醇，在室温下用电动搅拌器以400r/min的速度搅拌20min，使两者充分混合。将37.5ml浓度为40％的氢氧化钠溶液，分五次注入三口烧瓶中，每次间隔5分钟。将所得的碱性溶液搅拌1小时后，再将总计6g的一氯乙酸也分五批投入瓶中，每批间隔5分钟。随后，将混合体系升温至60℃，并在此温度下反应4小时。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，向其中加入5ml去离子水，再加入冰醋酸调节pH到7.0，将混合溶液过滤。用70％至90％的乙醇溶液洗涤过滤得到固体。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物为N，O-羧甲基壳聚糖。
将5g N，O-羧甲基壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入DMF/H2O(90/10，v/v)，电动搅拌30min。再加入40ml SOCl2，于60℃反应6小时。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，再用95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃过夜干燥，所得产物为N，O-壳聚糖酰氯衍生物。
将4.5g N，O-壳聚糖酰氯衍生物溶于适量的DMSO中，搅拌均匀，此为溶液A；将3.35g精氨酸溶解于10ml H2O中，此为溶液B，将溶液A和溶液B混合并通过1％NaOH调节溶液pH至9～10，反应15小时。通过95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物即为高取代度精氨酸-N，O-壳聚糖。
实施例3
将6g壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入50ml异丙醇，在室温下用电动搅拌器以400r/min的速度搅拌20min，使两者充分混合。将37.5ml浓度为40％的氢氧化钠溶液，分五次注入三口烧瓶中，每次间隔5分钟。将所得的碱性溶液搅拌1小时后，再将总计6g的一氯乙酸也分五批投入瓶中，每批间隔5分钟。随后，将混合体系升温至60℃，并在此温度下反应6小时。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，向其中加入5ml去离子水，再加入冰醋酸调节pH到7.0，将混合溶液过滤。用70％至90％的乙醇溶液洗涤过滤得到固体。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物为N，O-羧甲基壳聚糖。
将5g N，O-羧甲基壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入DMF/H2O(90/10，v/v)，电动搅拌30min。再加入40ml SOCl2，于60℃反应6小时。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，再用95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃过夜干燥，所得产物为N，O-壳聚糖酰氯衍生物。
将4.5g N，O-壳聚糖酰氯衍生物溶于适量的DMSO中，搅拌均匀，此为溶液A；将3.35g精氨酸溶解于10ml H2O中，此为溶液B，将溶液A和溶液B混合并通过1％NaOH调节溶液pH至9～10，反应15小时。通过95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物即为高取代度精氨酸-N，O-壳聚糖。
实施例4
将6g壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入50ml异丙醇，在室温下用电动搅拌器以400r/min的速度搅拌20min，使两者充分混合。将37.5ml浓度为40％的氢氧化钠溶液，分五次注入三口烧瓶中，每次间隔5分钟。将所得的碱性溶液搅拌1小时后，再将总计6g的一氯乙酸也分五批投入瓶中，每批间隔5分钟。随后，将混合体系温度控制在0～15℃，并在此温度范围下反应2小时。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，向其中加入5ml去离子水，再加入冰醋酸调节pH到7.0，将混合溶液过滤。用70％至90％的乙醇溶液洗涤过滤得到固体。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物为O-羧甲基壳聚糖。
将5g N，O-羧甲基壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入DMF/H2O(90/10，v/v)，电动搅拌30min。再加入40ml SOCl2，于60℃反应6小时。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，再用95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃过夜干燥，所得产物为O-壳聚糖酰氯衍生物。
将4.5g N，O-壳聚糖酰氯衍生物溶于适量的DMSO中，搅拌均匀，此为溶液A；将3.35g精氨酸溶解于10ml H2O中，此为溶液B，将溶液A和溶液B混合并通过1％NaOH调节溶液pH至9～10，反应15小时。通过95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物即为高取代度精氨酸-O-壳聚糖。
实施例5
将6g壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入50ml异丙醇，在室温下用电动搅拌器以400r/min的速度搅拌20min，使两者充分混合。将37.5ml浓度为40％的氢氧化钠溶液，分五次注入三口烧瓶中，每次间隔5分钟。将所得的碱性溶液搅拌1小时后，再将总计6g的一氯乙酸也分五批投入瓶中，每批间隔5分钟。随后，将混合体系温度控制在0～15℃，并在此温度范围下反应4小时。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，向其中加入5ml去离子水，再加入冰醋酸调节pH到7.0，将混合溶液过滤。用70％至90％的乙醇溶液洗涤过滤得到固体。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物为O-羧甲基壳聚糖。
将5g N，O-羧甲基壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入DMF/H2O(90/10，v/v)，电动搅拌30min。再加入40ml SOCl2，于60℃反应6小时。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，再用95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃过夜干燥，所得产物为O-壳聚糖酰氯衍生物。
将4.5g N，O-壳聚糖酰氯衍生物溶于适量的DMSO中，搅拌均匀，此为溶液A；将3.35g精氨酸溶解于10ml H2O中，此为溶液B，将溶液A和溶液B混合并通过1％NaOH调节溶液pH至9～10，反应15小时。通过95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物即为高取代度精氨酸-O-壳聚糖。
实施例6
将6g壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入50ml异丙醇，在室温下用电动搅拌器以400r/min的速度搅拌20min，使两者充分混合。将37.5ml浓度为40％的氢氧化钠溶液，分五次注入三口烧瓶中，每次间隔5分钟。将所得的碱性溶液搅拌1小时后，再将总计6g的一氯乙酸也分五批投入瓶中，每批间隔5分钟。随后，将混合体系温度控制在0～15℃，并在此温度范围下反应6小时。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，向其中加入5ml去离子水，再加入冰醋酸调节pH到7.0，将混合溶液过滤。用70％至90％的乙醇溶液洗涤过滤得到固体。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物为O-羧甲基壳聚糖。
将5g N，O-羧甲基壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入DMF/H2O(90/10，v/v)，电动搅拌30min。再加入40ml SOCl2，于60℃反应6小时。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，再用95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃过夜干燥，所得产物为O-壳聚糖酰氯衍生物。
将4.5g N，O-壳聚糖酰氯衍生物溶于适量的DMSO中，搅拌均匀，此为溶液A；将3.35g精氨酸溶解于10ml H2O中，此为溶液B，将溶液A和溶液B混合并通过1％NaOH调节溶液pH至9～10，反应15小时。通过95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物即为高取代度精氨酸-O-壳聚糖。
实施例7
将6g壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入60ml 1(v/v)％醋酸溶液，在室温下磁力搅拌1小时，让壳聚糖充分溶解。加入等量的壳聚糖葡萄糖胺单体物质的量的乙醛酸，反应2小时后再加以硼氢化钠还原。用70％至90％的乙醇溶液洗涤过滤得到固体。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物为N-羧甲基壳聚糖。
将5g N，O-羧甲基壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入DMF/H2O(90/10，v/v)，电动搅拌30min。再加入40ml SOCl2，于60℃反应6小时。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，再用95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃过夜干燥，所得产物为N-壳聚糖酰氯衍生物。
将4.5g N，O-壳聚糖酰氯衍生物溶于适量的DMSO中，搅拌均匀，此为溶液A；将3.35g精氨酸溶解于10ml H2O中，此为溶液B，将溶液A和溶液B混合并通过1％NaOH调节溶液pH至9～10，反应15小时。通过95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物即为高取代度精氨酸-N-壳聚糖。
实施例8
将6g壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入60ml 1(v/v)％醋酸溶液，在室温下磁力搅拌1小时，让壳聚糖充分溶解。加入二倍于壳聚糖葡萄糖胺单体物质的量的乙醛酸，反应4小时后再加以硼氢化钠还原。用70％至90％的乙醇溶液洗涤过滤得到固体。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物为N-羧甲基壳聚糖。
将5g N，O-羧甲基壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入DMF/H2O(90/10，v/v)，电动搅拌30min。再加入40ml SOCl2，于60℃反应6h。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，再用95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃过夜干燥，所得产物为N-壳聚糖酰氯衍生物。
将4.5g N，O-壳聚糖酰氯衍生物溶于适量的DMSO中，搅拌均匀，此为溶液A；将3.35g精氨酸溶解于10ml H2O中，此为溶液B，将溶液A和溶液B混合并通过1％NaOH调节溶液pH至9～10，反应15小时。通过95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物即为高取代度精氨酸-N-壳聚糖。
实施例9
将6g壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入60ml 1(v/v)％醋酸溶液，在室温下磁力搅拌1小时，使壳聚糖充分溶解。加入三倍于壳聚糖葡萄糖胺单体物质的量的乙醛酸，反应6小时后再加以硼氢化钠还原。用70％至90％的乙醇溶液洗涤过滤得到固体。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物为N-羧甲基壳聚糖。
将5g N，O-羧甲基壳聚糖放入250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入DMF/H2O(90/10，v/v)，电动搅拌30min。再加入40ml SOCl2，于60℃反应6小时。反应结束后，待反应体系冷却至室温后，再用95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃过夜干燥，所得产物为N-壳聚糖酰氯衍生物。
将4.5gN，O-壳聚糖酰氯衍生物溶于适量的DMSO中，搅拌均匀，此为溶液A；将3.35g精氨酸溶解于10ml H2O中，此为溶液B，将溶液A和溶液B混合并通过1％NaOH调节溶液pH至9～10，反应15小时。通过95％的酒精洗涤6遍以去除杂质。将收集到的固体产物置于烘箱中60℃干燥，所得产物即为高取代度精氨酸-N-壳聚糖。
实施例10
将上述实施例制备得到的高取代度精氨酸-壳聚糖进行抗菌性能试验：配置牛肉膏蛋白胨培养基，灭菌后冷却到50℃左右时，分别移取18.00ml、18.40ml、18.80ml、19.20ml至各培养皿，同时用移液管向培养皿中依次加入抑菌剂2.00ml、1.60ml、1.20ml、0.8ml，使各培养皿中抑菌剂浓度依次为0.5g/L、0.4g/L、0.3g/L、0.2g/L，每个浓度做四个平行实验和一个空白实验。待培养基冷凝后，向各个培养皿中加入稀释好的菌液0.4ml(250CFU/ml)，然后采用平板涂布法用涂布棒涂布均匀。最后将涂好菌的培养皿放入生化培养箱中培养，37℃下，E.coli培养24小时，S.aureas培养36小时，计数。
实施例1、2、3所得产物(物质一)进行抗菌性能评价，测试结果如下：
由表中可以看出，N，O-胍基取代的壳聚糖壳聚糖的抗菌性能均强于纯壳聚糖的，并且随着精氨酸取代度的增大而增强。
实施例4、5、6所得产物(物质二)进行抗菌性能评价，测试结果如下：
由表中可以看出，O-胍基取代的壳聚糖壳聚糖的抗菌性能均强于纯壳聚糖的，并且随着精氨酸取代度的增大而增强。
实施例7、8、9所得产物(物质三)进行抗菌性能评价，测试结果如下：
由表中可以看出，N-胍基取代的壳聚糖壳聚糖的抗菌性能均强于纯壳聚糖的，并且随着精氨酸取代度的增大而增强。
根据壳聚糖的抗菌机理，壳聚糖活性的强弱与壳聚糖上氨基有关。表现在脱乙酰度越高，正电性越强，抑菌活性也越强，壳聚糖胍盐含胍基，且胍基质子化后得到一个非常稳定的胍鎓离子，能在较大pH值范围内保持正电性。因此在壳聚糖上接上胍基得到壳聚糖胍盐，可以得到抑菌活性更高、抑菌范围更广的壳聚糖衍生物。
实施例11
将高取代度精氨酸-壳聚糖粉末溶解在浓度为1(v/v)％的醋酸溶液，配成浓度为0.5％的溶液，然后通过孔径为0.22μm微孔滤膜过滤除菌，可以得到高取代度精氨酸-壳聚糖抗菌溶液
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种高取代度精氨酸-壳聚糖，其特征在于，所述高取代度精氨酸-壳聚糖以一氯乙酸作为“分子臂”，将精氨酸高效率共价结合到壳聚糖的自由氨基或自由羟基上，其结构式为：
R1＝-H
当R’＝R2，R”＝R2时，该高取代度精氨酸-壳聚糖为精氨酸-N，O-壳聚糖；当R’＝R1，R”＝R2时，该高取代度精氨酸-壳聚糖为精氨酸-O-壳聚糖；当R’＝R2，R”＝R1时，该高取代度精氨酸-壳聚糖为精氨酸-N-壳聚糖。
2.根据权利要求1所述的高取代度精氨酸-壳聚糖，其特征在于，所述高取代度精氨酸-壳聚糖以一氯乙酸作为“分子臂”，将精氨酸高效率共价结合到壳聚糖的自由氨基和自由羟基上。
3.根据权利要求1或2任意一项所述的高取代度精氨酸-壳聚糖，其特征在于，所述壳聚糖的分子量在0.5～100万之间，其脱乙酰度为50～99％，所述精氨酸-N，O-壳聚糖的取代度为0～170％，所述精氨酸-O-壳聚糖的取代度为0～91％，所述精氨酸-N-壳聚糖的取代度为0～95％。
4.一种权利要求1所述的高取代度精氨酸-壳聚糖的制备方法，其特征在于，
所述精氨酸-N，O-壳聚糖的制备方法为：
(1)壳聚糖经异丙醇和氢氧化钠溶液膨胀和碱化处理后，再与一氯乙酸于40～80℃反应2～6小时，纯化干燥后得N，O-羧甲基壳聚糖；
(2)N，O-羧甲基壳聚糖在二甲基甲酰胺/水(DMF/H2O)混合液作为反应介质下，与二氯亚砜(SOCl2)于40～80℃反应4～8小时，纯化干燥后得N，O-壳聚糖酰氯衍生物；
(3)N，O-壳聚糖酰氯衍生物溶于二甲亚砜(DMSO)中，再与精氨酸反应12～24小时，纯化干燥后得高取代度精氨酸-N，O-壳聚糖；
所述精氨酸-O-壳聚糖的制备方法：
(1)壳聚糖经异丙醇和氢氧化钠溶液膨胀和碱化处理后，再与一氯乙酸于0～15℃反应2～6小时，纯化干燥后得O-羧甲基壳聚糖；
(2)O-羧甲基壳聚糖在二甲基甲酰胺/水(DMF/H2O)混合液作为反应介质下，与二氯亚砜(SOCl2)于40～80℃反应2～6小时，纯化干燥后得O-壳聚糖酰氯衍生物；
(3)O-壳聚糖酰氯衍生物溶于适量的二甲亚砜(DMSO)中，再与精氨酸反应12～24小时，纯化干燥后得高取代度精氨酸-O-壳聚糖；
所述精氨酸-N-壳聚糖的制备方法：
(1)将壳聚糖溶于酸液后，与乙醛酸反应2～6小时后再加以硼氢化钠还原，纯化干燥后得N-羧甲基壳聚糖；
(2)N-羧甲基壳聚糖在二甲基甲酰胺/水(DMF/H2O)混合液作为反应介质下，与二氯亚砜(SOCl2)于40～80℃反应2～6小时，纯化干燥后得N-壳聚糖酰氯衍生物；
(3)N-壳聚糖酰氯衍生物溶于适量的二甲亚砜(DMSO)中，再与精氨酸反应12～24小时，纯化干燥后得高取代度精氨酸-N-壳聚糖。
5.一种权利要求1所述的高取代度精氨酸-壳聚糖的应用，其特征在于：将所得高取代度精氨酸-壳聚糖粉末溶解在浓度为0.5～2(v/v)％的醋酸溶液，配成浓度为0.5～1％的溶液，然后通过微孔滤膜过滤除菌，得到高取代度精氨酸-壳聚糖抗菌溶液。
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