CN102417551A

CN102417551A - 琥珀酰化壳聚糖衍生物的制备方法及其应用

Info

Publication number: CN102417551A
Application number: CN2011102915478A
Authority: CN
Inventors: 韩宝芹; 刘万顺; 李敏昱
Original assignee: Ocean University of China
Current assignee: Ocean University of China
Priority date: 2011-09-25
Filing date: 2011-09-25
Publication date: 2012-04-18

Abstract

一种琥珀酰化壳聚糖衍生物的制备方法，其特征是将水溶性壳聚糖溶解于水中，按水溶性壳聚糖与琥珀酸酐的摩尔比为1∶(2～10)的比例，搅拌下将琥珀酸酐溶液加入水溶性壳聚糖溶液中，室温～50℃条件下搅拌反应24～60h，反应液经透析脱盐、冷冻干燥，得琥珀酰化壳聚糖衍生物。本发明的琥珀酰化壳聚糖衍生物在分子结构中含有羧基、氨基和大量的羟基，具有很好的水溶性和生物降解性，也增加了其生物相容性、生理活性和反应活性，在化妆品、药物、可降解生物材料等领域具有重要的应用价值。

Description

琥珀酰化壳聚糖衍生物的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种琥珀酰化壳聚糖衍生物的制备方法及其应用，特别是将其应用于化妆品、生物医用材料领域。

背景技术

壳聚糖是带正电荷的高分子多糖，具有一定的生理活性，可生物降解，无免疫原性，生物安全性好。壳聚糖由于分子内和分子间的氢键作用，使其呈致密的晶态结构，不溶于水，仅溶于某些酸性水溶液，从而使壳聚糖的应用和生理活性的发挥受到一定限制。目前对壳聚糖进行的水溶性改性研究很多，在壳聚糖的分子结构上引入亲水性基团或削弱壳聚糖分子间的氢键，从而改善壳聚糖的水溶性。壳聚糖的水溶性改性主要包括羧基化、酰基化、N-烷基化、醚化、酯化等，水溶性壳聚糖衍生物主要包括羧甲基壳聚糖、羟乙基壳聚糖、羟丙基壳聚糖、琥珀酰壳聚糖等，这些水溶性壳聚糖衍生物的制备拓宽了壳聚糖在医药、化工、纺织、生物技术等领域的应用。随着壳聚糖研究的深入和应用领域的扩大，对壳聚糖衍生物的生理活性、生物相容性等也提出更高要求。因此，制备出无皮肤刺激性、无组织炎症反应的生物相容性好的壳聚糖衍生物，对于扩展壳聚糖在化妆品、生物医用材料等领域的应用非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种琥珀酰化壳聚糖衍生物的制备方法及其应用，以克服现有技术的上述缺点，扩展壳聚糖的应用领域。

一种琥珀酰化壳聚糖衍生物的制备方法，其特征是将水溶性壳聚糖溶解于水中，按水溶性壳聚糖与琥珀酸酐的摩尔比为1∶(2～10)的比例，搅拌下将琥珀酸酐溶液加入水溶性壳聚糖溶液中，室温～50℃条件下搅拌反应24～60h，反应液经透析脱盐、冷冻干燥，得琥珀酰化壳聚糖衍生物。

上述的琥珀酰化壳聚糖衍生物在制备化妆品中的应用。

上述的琥珀酰化壳聚糖衍生物在制备创伤愈合修复的药物或医疗器械或生物材料中的应用。

上述的琥珀酰化壳聚糖衍生物在制备可降解吸收药物或医疗器械或组织工程支架材料或医用材料中的应用。

上述的琥珀酰化壳聚糖衍生物在制备缓释药物或药物缓释材料或医疗器械或医用材料中的应用。

本发明的琥珀酰化壳聚糖衍生物在分子结构中含有羧基、氨基和大量的羟基，从而具有很好的亲水性、水溶性和生物降解吸收性，也增加了琥珀酰化壳聚糖衍生物的生物相容性、生理活性和反应活性，在化妆品、药物、医疗器械、可降解生物材料、组织工程支架材料、缓释载体等领域具有重要的应用价值。

具体实施方式

实施例1

琥珀酰化壳聚糖衍生物——琥珀酰化羧甲基壳聚糖的制备：称取水溶性壳聚糖O-羧甲基壳聚糖钠盐24.1g(0.1摩尔)，加入到500mL去离子水中，搅拌溶解，用2mol/L的丁二酸水溶液调pH值6.0，得羧甲基壳聚糖溶液。称取琥珀酸酐40g(0.4摩尔)溶于200ml 50％的二甲基亚砜水溶液中(重量百分比，下同)，得琥珀酸酐溶液。将羧甲基壳聚糖溶液调节到40℃恒温，搅拌下将琥珀酸酐溶液滴加到羧甲基壳聚糖溶液中，搅拌反应48h。反应结束后，反应液用截留分子量为8000～14000Da的透析袋蒸馏水透析脱盐，得脱盐透析液。脱盐透析液冷冻干燥得N-琥珀酰化羧甲基壳聚糖钠盐。

在实施例1中，O-羧甲基壳聚糖钠盐换成O-羧甲基壳聚糖钾盐，同样可以制备得到N-琥珀酰化羧甲基壳聚糖钾盐。

实施例2

琥珀酰化壳聚糖衍生物——琥珀酰化羟乙基壳聚糖的制备：称取水溶性壳聚糖O-羟乙基壳聚糖20.5g(0.1摩尔)，加入到500mL去离子水中，搅拌溶解，用2mol/L的丁二酸水溶液调pH值3.5，得羟乙基壳聚糖溶液。称取琥珀酸酐60g(0.6摩尔)溶于150ml 50％的乙醇水溶液中，得琥珀酸酐溶液。将羟乙基壳聚糖溶液调节到30℃恒温，搅拌下将琥珀酸酐溶液滴加到羟乙基壳聚糖溶液中，搅拌反应60h。反应结束后，反应液用截留分子量为8000～14000Da的透析袋蒸馏水透析脱盐，得脱盐透析液。脱盐透析液冷冻干燥得N-琥珀酰化羟乙基壳聚糖。

实施例3

琥珀酰化壳聚糖衍生物——琥珀酰化羟丙基壳聚糖的制备：称取水溶性壳聚糖O-羟丙基壳聚糖21.9g(0.1摩尔)，加入到700mL去离子水中，搅拌溶解，用2mol/L的丁二酸水溶液调pH值4.0，得羟丙基壳聚糖溶液。称取琥珀酸酐20g(0.2摩尔)溶于500ml 50％的二甲基亚砜水溶液中，得琥珀酸酐溶液。将羟丙基壳聚糖溶液调节到50℃恒温，搅拌下将琥珀酸酐溶液滴加到羟丙基壳聚糖溶液中，搅拌反应24h。反应结束后，反应液用截留分子量为8000～14000Da的透析袋蒸馏水透析脱盐，得脱盐透析液。脱盐透析液冷冻干燥得N-琥珀酰化羟丙基壳聚糖。

实施例4

琥珀酰化壳聚糖衍生物——琥珀酰化羟丙基壳聚糖的制备：称取水溶性壳聚糖O-羟丙基壳聚糖21.9g(0.1摩尔)，加入到700mL去离子水中，搅拌溶解，用2mol/L的丁二酸水溶液调pH值3.5，得羟丙基壳聚糖溶液。称取琥珀酸酐100g(1摩尔)溶于1000ml 50％的乙醇水溶液中，得琥珀酸酐溶液。搅拌下将琥珀酸酐溶液滴加到羟丙基壳聚糖溶液中，室温下搅拌反应60h。反应结束后，反应液用截留分子量为8000～14000Da的透析袋蒸馏水透析脱盐，得脱盐透析液。脱盐透析液冷冻干燥得N-琥珀酰化羟丙基壳聚糖。

实施例5

琥珀酰化壳聚糖衍生物——琥珀酰化半乳糖基壳聚糖的制备：称取水溶性壳聚糖O-半乳糖基壳聚糖32.3g(0.1摩尔)，加入到750mL去离子水中，搅拌溶解，用2mol/L的丁二酸水溶液调pH值5.0，得半乳糖基壳聚糖溶液。称取琥珀酸酐80g(0.8摩尔)溶于500ml 50％的丙酮水溶液中，得琥珀酸酐溶液。将半乳糖基壳聚糖溶液调节到45℃恒温，搅拌下将琥珀酸酐溶液滴加到半乳糖基壳聚糖溶液中，搅拌反应48h。反应结束后，反应液用截留分子量为8000～14000Da的透析袋蒸馏水透析脱盐，得脱盐透析液。脱盐透析液冷冻干燥得N-琥珀酰化半乳糖基壳聚糖。

在实施例1～实施例7中，所述的琥珀酰化壳聚糖衍生物是琥珀酰化羧甲基壳聚糖钠盐、琥珀酰化羧甲基壳聚糖钾盐、琥珀酰化羟乙基壳聚糖、琥珀酰化羟丙基壳聚糖或琥珀酰化半乳糖基壳聚糖；所述的水溶性壳聚糖是羧甲基壳聚糖钠盐、羧甲基壳聚糖钾盐、羟乙基壳聚糖、羟丙基壳聚糖或半乳糖基壳聚糖。

在实施例1～实施例7中，所述的琥珀酰化壳聚糖衍生物的制备方法，是将水溶性壳聚糖溶解于水中，按水溶性壳聚糖与琥珀酸酐的摩尔比为1∶(2～10)的比例，搅拌下将琥珀酸酐溶液加入水溶性壳聚糖溶液中，室温～50℃条件下搅拌反应24～60h，反应液经透析脱盐、冷冻干燥，得琥珀酰化壳聚糖衍生物；所述的琥珀酸酐溶液可以是琥珀酸酐的二甲基亚砜水溶液、琥珀酸酐的丙酮水溶液或琥珀酸酐的乙醇水溶液，均能达到同样的效果；所述的琥珀酸酐又称丁二酸酐、2，5-二氧四氢呋喃。

实施例6

壳聚糖琥珀酰化衍生物的吸湿性：分别精密称取105℃干燥至恒重的上述壳聚糖琥珀酰化衍生物粉1.5g，干燥至恒重的透明质酸钠1.5g，分别置于已称重的直径为5cm的无盖培养皿中，摊平，将培养皿置于底部盛有饱和置底部盛有NaCl饱和水溶液(RH 75％)的干燥器中，于室温下，24h称重，计算增重，以透明质酸为对照，评价壳聚糖琥珀酰化衍生物的吸湿性，结果见表1。结果显示，在相同条件下，四种壳聚糖琥珀酰化衍生物都具有很好的吸收性，其中琥珀酰化羟丙基壳聚糖和琥珀酰化半乳糖基壳聚糖与透明质酸钠的吸水性相似，琥珀酰化羧甲基壳聚糖钠盐和琥珀酰化羟乙基壳聚糖的吸湿性则优于透明质酸钠。

表1.壳聚糖琥珀酰化衍生物的吸湿性试验结果

实施例7

壳聚糖琥珀酰化衍生物的保湿性：分别精密称取水分百分含量约10％的上述壳聚糖琥珀酰化衍生物粉0.5g，透明质酸钠0.5g，分别置于已称重的直径为3cm的无盖培养皿中，摊平，将培养皿置于底部盛有饱和(NH₄)₂SO₄水溶液(RH81％)的玻璃干燥器中，于室温下放置48h，然后分别转入盛有饱和CaCl₂溶液的玻璃干燥器中(RH32％)，于24h后取出分别称量，计算壳聚糖琥珀酰化衍生物的水分含量。以透明质酸为对照，评价壳聚糖琥珀酰化衍生物的保湿性，结果见表2。结果显示，在相同条件下，四种壳聚糖琥珀酰化衍生物都具有很好的保湿性，其中琥珀酰化羟丙基壳聚糖和琥珀酰化半乳糖基壳聚糖与透明质酸钠的保湿性相似，琥珀酰化羧甲基壳聚糖钠盐和琥珀酰化羟乙基壳聚糖的保湿性则优于透明质酸钠。

表2.壳聚糖琥珀酰化衍生物的保湿性试验结果

实施例8

壳聚糖琥珀酰化衍生物对成纤维细胞L929细胞生长的影响：

将上述四种壳聚糖琥珀酰化衍生物分别加入细胞培养液中，分别配制成终浓度(重量体积比)为100ug/ml和500ug/ml的细胞培养液，并与细胞培养液中不加壳聚糖琥珀酰化衍生物的空白对照组作比较。结果表明，四种壳聚糖琥珀酰化衍生物在本实验的两种浓度下均有显著促进皮肤成纤维细胞生长的作用，与空白对照组比较差异显著(p＜0.01)。

实施例9

体内可降解材料的制备和体内降解性：在无菌条件下，称取0.25g无菌的琥珀酰化羧甲基壳聚糖溶于4mL无菌的去离子水中，搅拌溶解，倾倒于4cm×4cm的洁净无菌玻璃板上，流延成膜，室温下无菌条件下干燥，得体内可降解膜片。将体内可降解膜片裁剪成1cm×1cm大小的膜片，选择体重为200±20g的雌性SD大鼠8只，在麻醉状态下将裁剪后的膜片植入大鼠后腿部肌肉，每只大鼠植入一个膜片。分别于植入后1，2，3周随机处死3只大鼠，解刨植入部位，肉眼观察植入部位组织的材料降解情况，评价膜片的体内降解性。实验结果显示，膜片植入第1周，肉眼观察植入部位，膜片破碎不完整，有明显降解；膜片植入第2周，植入部位只有少量很小的破碎膜片，膜片进一步降解吸收；第3周时，膜片全部降解吸收，植入部位已完全看不到膜片的存在。实验结果表明，琥珀酰化羧甲基壳聚糖具有很好的体内降解性。

实施例10

载药缓释材料的制备：称取0.5g琥珀酰化羟乙基壳聚糖溶于8mL去离子水中，室温下加入4mg丝裂霉素C，搅拌均匀，搅拌下缓慢滴加含有重量百分浓度为45.9mg/ml的EDC·HCl[1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐]与重量百分浓度为0.15mg/ml的DMAP(4-二甲氨基吡啶)的水溶液200μL，混合均匀后反应30min；加入40mg的BDDGE(1，4-丁二醇双缩水甘油醚)后搅拌60min，交联反应后，将反应液倾倒于4cm×4cm的洁净无菌玻璃板上，流延成膜，常温避光干燥，干燥后在去离子水中浸泡3次，得载药缓释膜片。

实施例6～实施例8表明，琥珀酰化壳聚糖衍生物具有很好的吸湿性和保湿性，可促进皮肤成纤维细胞生长；实施例9～实施例10表明，琥珀酰化壳聚糖衍生物可在体内降解吸收，可用于作为药物缓释材料。所述的琥珀酰化壳聚糖衍生物在分子结构中含有羧基、氨基和大量的羟基，从而具有很好的亲水性、水溶性和生物降解吸收性，也增加了琥珀酰化壳聚糖衍生物的生物相容性、生理活性和反应活性；可在制备活性化妆品中应用，作为化妆品的添加成分，增加化妆品的保湿效果，促进皮肤细胞生长，增加皮肤弹性；可在制备创伤愈合修复的药物或医疗器械或生物材料中应用，促进皮肤细胞生长，促进创伤愈创；可在制备体内可降解吸收药物或医疗器械或组织工程支架材料或医用材料中应用，具有很好的生物相容性和体内降解吸收性；可在制备缓释药物或药物缓释材料或医疗器械或医用材料中应用，作为药物载体。因此本发明的琥珀酰化壳聚糖衍生物在制备化妆品、制备创伤愈合修复的药物或医疗器械或生物材料、制备体内可降解吸收药物或医疗器械或组织工程支架材料或医用材料、制备缓释药物或药物缓释材料或医疗器械或医用材料中具有重要的应用价值。

Claims

1.一种琥珀酰化壳聚糖衍生物的制备方法，其特征是将水溶性壳聚糖溶解于水中，按水溶性壳聚糖与琥珀酸酐的摩尔比为1∶(2～10)的比例，搅拌下将琥珀酸酐溶液加入水溶性壳聚糖溶液中，室温～50℃条件下搅拌反应24～60h，反应液经透析脱盐、冷冻干燥，得琥珀酰化壳聚糖衍生物。

2.如权利要求1所述的琥珀酰化壳聚糖衍生物的制备方法，其特征是所述的水溶性壳聚糖是羧甲基壳聚糖钠盐、羧甲基壳聚糖钾盐、羟乙基壳聚糖、羟丙基壳聚糖或半乳糖基壳聚糖；所述的琥珀酸酐溶液是琥珀酸酐的二甲基亚砜水溶液、琥珀酸酐的丙酮水溶液或琥珀酸酐的乙醇水溶液。

3.如权利要求1所述的琥珀酰化壳聚糖衍生物的制备方法，其特征是所述的琥珀酰化壳聚糖衍生物是琥珀酰化羧甲基壳聚糖钠盐、琥珀酰化羧甲基壳聚糖钾盐、琥珀酰化羟乙基壳聚糖、琥珀酰化羟丙基壳聚糖或琥珀酰化半乳糖基壳聚糖。

4.权利要求1所述的琥珀酰化壳聚糖衍生物在制备化妆品中的应用。

5.权利要求1所述的琥珀酰化壳聚糖衍生物在制备创伤愈合修复的药物或医疗器械或生物材料中的应用。

6.权利要求1所述的琥珀酰化壳聚糖衍生物在制备可降解吸收药物或医疗器械或组织工程支架材料或医用材料中的应用。

7.权利要求1所述的琥珀酰化壳聚糖衍生物在制备缓释药物或药物缓释材料或医疗器械或医用材料中的应用。