壳聚糖的介绍课程讲解课件.ppt

1、壳聚糖（壳聚糖（chitosan）叶客诚Page 2目录目录I IIIIIIIIIIIIVIV定义、来源定义、来源结构特征结构特征理化性质理化性质制备方法制备方法应用应用Page 31.定义、来源定义、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。Page 41.定义、来源定义、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

2、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。Jolanta Kumirska.Application of Spectroscopic Methods for Structural Analysis ofChitin and Chitosan，Mar.Drugs 2010,8,1567-1636Page 51.定义、来源定义、来源节肢动物的外骨骼节肢动物的外骨骼软体动物软体动物的壳的壳自然界中的甲壳素自然界中的甲壳素硅藻硅藻的刺的刺其他无脊椎动物其他无脊椎动物真菌、霉菌、酵母真菌、霉菌、酵

3、母的细胞壁的细胞壁Page 62.结构特征结构特征123456463215(14)linked N-acetyl-D-glucos-2-amine units(14)linked D-glucos-2-amine unitsDegree of DeAcetylation 60%(14)linked D-glucos unitsPage 72.结构特征结构特征研究证实，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

4、 crystallography.A)two-fold;B)3-fold;C)4-fold;D)5-fold;and,E)two-relaxed-fold.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.Page 83.理化性质理化性质主要物理性质1不能完全溶解于水和碱溶

5、液中，但可溶于稀酸(pH 35%时，时，毒副作用较小毒副作用较小；DD 35%时，毒副作用与时，毒副作用与 DD 成成量效依存关系量效依存关系黏附性黏附性DDWM黏附强度与黏附强度与 DD、MW 均成正相关均成正相关抗肿瘤活性抗肿瘤活性DDWM-NH3+可与肿瘤细胞表面的负电荷相互作用，可与肿瘤细胞表面的负电荷相互作用，抑制细胞活性和抑制细胞活性和迁移行为迁移行为；低低 MW 的壳聚糖更易与细胞相互作用。其降解产的壳聚糖更易与细胞相互作用。其降解产生的六聚体产物有较强的抗肿瘤活性生的六聚体产物有较强的抗肿瘤活性抑菌活性抑菌活性DDWM壳聚糖中有效壳聚糖中有效-NH3+的数量是决定其抑菌活性的关

6、键因素。随的数量是决定其抑菌活性的关键因素。随着着 DD 的增加，的增加，壳聚糖与细胞膜的结合能力增强，壳聚糖与细胞膜的结合能力增强，渗透能力增渗透能力增强强；而较高的；而较高的 MW 会减少有效会减少有效-NH3+的暴露量以及壳聚糖向细的暴露量以及壳聚糖向细胞的渗透能力胞的渗透能力抗氧化活性抗氧化活性DDWM随着随着 DD 的增高，的增高，壳聚糖的抗氧化能力增强壳聚糖的抗氧化能力增强；但对自由基的清；但对自由基的清除能力和对金属离子的螯除能力和对金属离子的螯合力则随合力则随MW的增加而降低的增加而降低Chinese Journal of Reparative and Reconstructi

7、ve Surgery,October 2010,Vol.24,No.10Page 103.理化性质理化性质Page 113.理化性质理化性质主要化学反应主要化学反应主要化学反应酰化反应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。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6-6-羟基或胺基上引入羧烷羟基

8、或胺基上引入羧烷基基团，研究最多的是羧甲基化反应基基团，研究最多的是羧甲基化反应烷基化反应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6-6-羟基或胺基上引入羧烷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基基团，研究最多的是羧甲基化反应醚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。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。酯化反应酯化反应常见的酯化反应有硫酸酯化和磷酸酯化常见的酯化反应有硫酸酯化和磷酸酯化2222。用含氧无机酸作酯化剂，使甲壳素

9、或。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。壳聚糖中的羟基形成有机酯类衍生物。其他化学反应其他化学反应Shiff碱反应碱反应 接枝共聚反应接枝共聚反应 交联反应交联反应Page 124.壳聚糖的制备壳聚糖的制备化学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.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

10、素。如黑曲霉、雅致放射毛霉鲁氏毛霉等 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化学法微生物法微波法Page 134.壳聚糖的制备壳聚糖的制备壳清洗和粉碎盐酸脱盐NaOH脱蛋白质甲壳素粉末真菌收割、洗涤、晒干粉碎然后用NaOH处理用LiCl/DMAc提取水中沉淀，干燥Kohr E.Chitin:fulfilling a biomaterials promise.Elsevier Science,2001Page 145.应用应用应用应用（applicationapplication）举例举例化妆品化妆品化妆粉、指甲油化妆粉、指甲油生物工程生物工程酶和细

11、胞固定化、蛋白分离、色层分析葡萄糖酶和细胞固定化、蛋白分离、色层分析葡萄糖电极电极.农业农业种子种子/叶涂层、培养液叶涂层、培养液/肥料、农药控制释放肥料、农药控制释放食品食品去除染料和酸、防腐剂、颜色稳定剂、动物的去除染料和酸、防腐剂、颜色稳定剂、动物的饲料饲料薄膜薄膜萃取分离、磁导率控制萃取分离、磁导率控制水处理水处理去除金属离子、絮凝剂去除金属离子、絮凝剂/混凝剂、过滤混凝剂、过滤/筛选筛选制浆造纸制浆造纸表面处理、相纸、无碳复印纸表面处理、相纸、无碳复印纸医学医学绷带、海绵、人造血管、血液中胆固醇的控制绷带、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、肿

12、瘤抑制、治疗烧伤、人造皮肤、眼睛的玻璃体、隐形眼镜、药物控制释放璃体、隐形眼镜、药物控制释放Goosen M.in Applications of Chitinand Chitosan.Technomic Publishing Inc,PA.1997Page 155.应用应用Chitosan soap,lotion,http:/.my/galleries.htmlChitoSan fibers and chitin sockshttp:/cd.tradehelper.or.kr/Crini G.Progress in Polymer Science,30(2005)38Fungicide seed coating(杀菌剂种子涂层)http:/www.une.edu.au/agronomy/pastures/research/pastureresearc.htmhttp:/matsyafed.org/img/chi.jpg 透水性反应墙蓄水层弱透水层thank you