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pHGSH响应羧甲基壳聚糖水凝胶及纳米凝胶的研究

羧甲基纤维素钠性质和作用

羧甲基纤维素钠羧甲基纤维素钠（CMC），是纤维素的羧甲基化衍生物，又名纤维素胶，是最主要的离子型纤维素胶。CMC 于1918 年由德国首先制得，并于1921 年获得专利而见诸于世，此后便在欧洲实现商业化生产。当时只为粗产品，用作胶体和粘结剂。1936～1941 年，对CMC 工业应用的研究相当活跃，并发表了几个具有启发性的专利。第二次世界大战期间，德国将CMC 用于合成洗涤剂。CMC 的工业化生产开始于二十世纪三十年代德国IG Farbenindustrie AG。此后，生产工艺、生产效率和产品质量逐步有了明显的改进。1947 年，美国FDA根据毒物学研究证明：CMC 对生理无毒害作用，允许将其用于食品加工业中作添加剂，起增稠作用。CMC 因具有许多特殊性质，如增稠、粘结、成膜、持水、乳化、悬浮等，而得到广泛应用。近年来，不同品质的CMC 被用于工业和人们生活的不同领域中。 1 CMC 的分子结构特征纤维素是无分支的链状分子，由D-吡喃葡萄糖通过β-(1→4)-苷键结合而成。由于存在分子内和分子间氢键作用，纤维素既不溶于冷水也不溶于热水，这使它的应用受到了限制。纤维素在碱性条件下溶胀，如果通过特殊的化学反应，用其它基团取代葡萄糖残基上C2、C3及C6位的羟基即可得到纤维素衍生物，其中有35％的纯纤维素被转化为纤维素酯（25％）和纤维素醚（10％）。 CMC 是纤维素醚的一种，通常是以短棉绒（纤维素含量高达98％）或木浆为原料，通过氢氧化钠处理后再与氯乙酸钠（ClCH2COONa）反应而成，通常有两种制备方法：水媒法和溶媒法。也有其他植物纤维被用于制备CMC，新的合成方法也不断地被提出来。 CMC 为阴离子型线性高分子。构成纤维素的葡萄糖中有 3 个能醚化的羟基，因此产品具有各种取代度，取代度在0.8 以上时耐酸性和耐盐性好。商品CMC 有食品级及工业级之分，后者带有较多的反应副产物。CMC 的实际取代度一般在0.4～1.5 之间，食品用CMC 的取代度一般为0.6～0.95，近来修改后的欧洲立法允许将DS 最大为 1.5 的CMC 用于食品中；取代度增大，溶液的透明度及稳定性也越好。取代度（Degree of Substitution，DS）决定了CMC 的性质，而取代基的分布也会对产品性质产生影响。DS 和取代基分布的准确测定是优化反应条件、确定结构性质关系的先决条件。羧甲基可以在葡萄糖单元（AGU）的2、3、6 位上发生取代，有八种可能的结构单元（无取代；C2；C3；C6；C2、C3；C2、C6；C3、C6；C2、C3、C6）构成了高分子链。不同高分子链中重复单元的分布也可能是不同的。 1.1 DS 的测定测定CMC 取代度的一种常用方法是滴定法，把CMC 钠盐转化为酸的形式，反之亦然。把CMC 钠盐分散在乙醇和盐酸中，用已知摩尔浓度的氢氧化钠溶液滴定。还有一种反滴定法，一般是测定CMC 取代度的标准方法：把氢氧化钠加入到未知量的CMC 酸中，反滴定过量的氢氧化钠来计算DS。电导滴定法也可以较准确地测定DS，曾晖扬等提出了红外光谱法，并可直观地大致判断出样品的纯度，以决定是否需要对样品进行提纯精制。钠的确定比较简单，但是需要满足一些先决条件，CMC 需要完全转化为钠盐的形式，而且在合成中带来的NaCl 及氯乙酸钠需要完全除去。后一种问题一般是通过透析的方法解决，但是这样也存在一个问题，对于部分取代度高而分子量低的分子容易流失，这样会带来误差。 CMC 可以与盐离子如铜离子作用生成沉淀，反滴定过量的铜离子也可以确定CMC 的取代度。对于CMC，用硝酸铀酰溶液使之沉淀，然后将其燃烧测定得到的氧化铀，也是一种测定取代度的有效方法。除此以外还有其他用于测定CMC 取代度的方法，如核磁、毛细管电泳等。液相核磁测

羧甲基壳聚糖制备方法

羧甲基壳聚糖制备方法 (1)将壳聚糖溶于稀乙酸中，用过量的丙酮沉淀，得到壳聚糖乙酸盐，转入带有搅拌的反应瓶中，加入一定量的NaOH溶液和异丙醇，边搅拌边滴加氯乙酸的异丙醇溶液，控制反应温度为70℃，反应数小时，冷却至室温，用稀酸调pH值至中性，用85%甲醇洗涤，干燥，即得羧甲基壳聚糖。[2] (2)将纯化好的壳聚糖装入带有搅拌的反应瓶中，加入一定量的20%NaOH溶液和异丙醇，在室温下搅拌60min，然后滴加氯乙酸的异丙醇溶液，在室温下反应 5h，然后用稀盐酸中和至pH值为7，用丙酮沉淀产物，过滤，用85%甲醇溶液洗涤直至无氯离子，再用无水甲醇洗涤，60℃下真空干燥，即得产品。[2] (3)将2鲍壳聚糖加到200mL正丁醇中，室温搅拌溶胀20min，分6次加入 lOmol/L NaOH溶液，每次50mL, 40min一次，最后一次加完后再搅拌40rnin，得到碱性壳聚糖，然后把24g固体氯乙酸分5次加入，5min一次，在55~75℃ 搅拌反应3h，接着加入17mL水，用冰醋酸调pH值至7，抽滤，用70%甲醇 300mL分次洗涤，抽干后，再用300mL无水乙醇分次洗涤，于60℃真空二干燥，得产品。羧甲基化反应温度分别为55℃, 60℃, 65℃, 70℃和75℃，产量分别为31. 0g,33.8g, 36.58, 34.0g和33.2g, 65℃时最高。[2] (4)把甲壳素于一定温度下在40%~60%NaOH溶液中浸泡0. 5~5h，然后边搅拌边加入氯乙酸，再在0~70℃反应0. 5~5h，碱酸质量比控制在(1.2~1.6):1，在 0-80℃保温5~36h，然后用稀盐酸中和，分离产物，用75%乙醇溶液洗涤，于60℃干燥。这个方法也可制备羧甲基壳聚糖。[2] (5) 15g壳聚糖先在50%(w/w) NaOH溶液中碱化，然后加150mL异丙醇搅拌，加入18g氯乙酸，在65℃反应2h，用酸中和，70%甲醇多次洗涤，然后溶于水中，再用丙酮沉淀，过滤，用无水乙醇反复洗涤，过滤，真空干燥，得到精制的羧甲基壳聚糖。[2] (6) 3g粉状壳聚糖悬浮于100mL浓度分别为25%, 30%, 35%,40%的NaOH溶液中，加入5g氯乙酸与冰醋酸的混合液(摩尔比为1:1)，在30℃下反应，每隔1h加入5g氯乙酸与冰醋酸的混合液搅拌反应6h，最后用盐酸中和，过滤，用甲醇反复洗涤，干燥，得产物。[2] (7) 10g壳聚糖溶于1000mL 1%乙酸溶液中，加入200mL氯乙酸钠(氯乙酸用氢氧化钠溶液中和)及50%氢氧化钠溶液150mL，室温间歇搅拌反应4h，用酸中和停止反应，离心分离沉淀，溶于碱，过滤，滤液再中和，离心分离沉淀，用甲醇洗涤，干燥，得产物。[2] (8)超声波法制备羧甲基壳聚糖，可显著缩短反应时间，提高羧甲基的取代度。将0. 5g壳聚糖与5mL异丙醇、10ml 30 %NaOH溶液混合，再加入溶于10rnl异丙醇的氯乙酸(壳聚糖与氯乙酸的质量比为1：4~5)，在三角瓶中摇荡几分钟后，置于超声波清洗器中，用水作振荡介质，调节输出功率40W，升温到60℃反应3h，之后倾去上层清液，向粘状物中加入40rnL水，充分搅拌溶解，用1000盐酸中和到pH值为7,滤去不溶物，滤液中加入适量甲醇沉淀，过滤，无水乙醇洗涤，100℃烘干，即得产物。

羧甲基壳聚糖

羧甲基壳聚糖因为有良好的水溶性、保湿性和成膜性,安全无毒并具有抗菌、抑菌、乳化稳定作用,在日化、食品、造纸、制药等方面有重要的用途。 1保鲜剂壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物,是一种天然的阳离子高分子多糖,它来源丰富,无毒无害,无污染及可降解,已广泛应用于化工、食品、化妆品、环保及医药等诸多领域。但壳聚糖仅溶于某些酸性介质,限制了其应用范围。对壳聚糖进行化学修饰即可得羧甲基壳聚糖,根据羧甲基的取代位置不同可以获得O-羧甲基壳聚糖、N-羧甲基壳聚糖和N,O-羧甲基壳聚糖三种产物。与壳聚糖相比,羧甲基壳聚糖在果,如水溶性、成膜性、吸湿保湿性、抗菌性、安全无毒性等,更适合于现代果蔬保鲜贮运的要求。羧甲基壳聚糖是一种天然的多糖涂膜保鲜剂,来源丰富,无毒无味,抑菌性强,在果实表面形成的膜具有很好的气体选择通透性,能有效地降低果蔬的呼吸强度和蒸腾作用,从而保持果蔬的新鲜度,延长果蔬的贮藏寿命。研究表明羧甲基壳聚糖对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌这三种常见的食品腐败菌有较强的抑制作用,其中对金黄色葡萄球菌的抑制效果最好,其最小抑制浓度为0·1%,对大肠杆菌、枯草杆菌最小抑制浓度均为0·2%。羧甲基壳聚糖对酵母菌群、黄曲酶素、黑曲霉等也有明显的抑制作用。（羧甲基壳聚糖在果蔬保鲜中的应用研究进展吴伟,林宝凤） 2对铅离子的吸附壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后的产物其自然资源非常丰富是性能优良的金属离子吸附剂在工业废水处理贵重金属离子回收[3]等方面具有广阔的应用前景制备水溶性壳聚糖及其衍生物引入其它功能性基团改善它的溶解性及功能拓宽其应用范围是当前研究开发甲壳素和壳聚糖的重要课题羧甲基壳聚糖是壳聚糖经化学改性得到的水溶性衍生物由于羧基的引入使其结合金属离子能力大大提高可广泛应用于水处理贵重金属离子富集回收等方面进入人体健康者血铅的正常范围为0.483~1.45μmol/L当血铅含量达2.72~3.84μmol/L时即可发生铅中毒铅中毒可直接损伤人和动物的甲状腺功能还可损伤生殖细胞及降低性功能本文将初步研究羧甲基壳聚糖CMCS对铅离子吸附的基本特性以期为含铅废水的处理提供新的途径及理论依据。羧甲基壳聚糖与壳聚糖水溶性低聚壳聚糖相比对铅离子具有更强的吸附能力且吸附能力随着羧甲基取代度的增大而增大羧甲基壳聚糖吸附铅离子的行为遵循单分子层吸附机理符合动力学方程t/Qt=t/Qeq+M/KCM影响吸附过程的因素主要有时间pH值离子强度温度等为羧甲基壳聚糖在处理含铅的工业废水方面提供了一定的理论依据。（羧甲基壳聚糖对铅离子的吸附性能研究林友文陈伟罗红斌） 3降脂作用壳聚糖及其衍生物的调节血脂作用日益受到人们重视，关于降脂机制目前尚无定论。有人认为壳聚糖结构中含有氨基，作为聚阳离子可与胆酸、胆固醇结合并随粪便排出体外，能阻止消化系统吸收胆固醇和甘油三酷从而发挥降脂作用。（壳聚糖、梭甲基壳聚糖的降脂及抗氧化作用林友文林青郑景峰蒋智清） 4在农业上的应用羧甲基壳聚糖易溶于水，具有植物生理调节功能。Cuezo研究表明，用其处理番茄可提高叶片中叶绿素的含量；如用羧甲基壳聚糖处理玉米开花期的果穗和种子，可提高玉米籽粒中蛋白质的含量。玉米是低蛋白作物，因为玉米在氮代谢过程中，谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶往往受到抑制，NH离子补偿能力下降，使得贮藏蛋白含量较低。师素云以羧甲基壳聚糖处理玉米开花期果穗，发现发育籽粒中的谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶和谷丙转氨酶活性均明显增强，而蛋白水解酶活性下降，其中谷氨酰胺合成酶活性比对照组高20%以上，谷氨酸脱氢酶在处理后10、15、和25天时分别比对照组高30%、40%和50%以上，谷丙转氨酶活性高20%以上，而蛋白水解酶活性下降了30%以上；羧甲基壳聚糖对作物生长和营养代谢具有调节功能。师素云等用羧甲基壳聚糖水溶液处理玉米种子，其种子发芽率、幼苗

N-辛基-N-O-羧甲基壳聚糖制备及表面活性研究

n- 辛基-n,o- 羧甲基壳聚糖制备及表面活性研究摘要本论文以天然高分子壳聚糖为原料，对其进行化学改性，制备出了一系列取代度不同的n- 辛基-n,o-羧甲基壳聚糖基表面活性剂。通过ftir 、ea、tg等对产物进行了表征，表明成功合成了目标产物；产物的羧甲基取代度为79.4%，辛基取代度分别为 3.47%，17.11%，26.82%，辛基的引入使得壳聚糖的结晶性能下降；改性后壳聚糖溶解性增强。采用芘荧光探针法以及悬滴法分别测定了壳聚糖基表面活性剂的临界胶束浓度以及表面张力，结果表明羧甲基取代度为79.4%，辛基取代度分别为 3.47%，17.11% ，26.82%时临界胶束浓度分别为 0.7879mg/ml 、0.2609mg/ml 、0.0592mg/ml ；产物能显著降低水的表面张力，最低值为 39.2mn/m,且辛基取代的越大、临界胶束浓度越低，降低水表面张力的效率越高。。其生物官能性和相容性、安全性、血液相容性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，广泛应用于食品、化妆品、医药、农业及环保等诸方面[5] 。 1.2 壳聚糖的改性壳聚糖以其独特的生物相容性、生物降解性、抗菌性、无毒性、生物活性和物理化学性质引起人们的重视,在化工、纺织、印染、造纸和医药等领域有广泛的应用前景。然而由于分子内、分子间的氢键作用,使其呈紧密的晶态结构,所以不溶于水和大多数有机溶剂。只有当脱乙酰度为50%左右时,二次结构破坏最大,结晶度降低,才能较好地溶于水。溶解性差成为限制壳聚糖应用的主要因素因此,有必要对壳聚糖进行改性,以达到利用其生物活性和生理活性的目的。壳聚糖的分子结构中含有活性功能基：c3-oh、c6-oh、c2-nh2，特别是c2-nh2 的存在,可以通过引入功能基团,改善壳聚糖的物理化学性能,拓宽其应用范围。壳聚糖的化学改性方法有多种,其中包括：羧甲基改性、酰化改性、季铵化改性、烷基化改性、羟烷基改性、接枝反应、交联反应、偶联反应等等。本论文重点研究壳聚糖的羧甲基化改性与烷基化改性。 1.2.1 羧甲基壳聚糖羧甲基壳聚糖是以一氯乙酸为主要改性原料的重要的水溶性壳聚糖,可溶于中性、碱性和弱酸性水中,其成膜性、保湿性也十分优异,在日化、食品、医药、医用生物材料等领域中具有广泛的应用前景[6] 。羧甲基壳聚糖包括n- 羧甲基壳聚糖(n-cmc) , o- 羧甲基壳聚糖(o-cmc) 和n,o- 羧甲基壳聚糖(n,o-cmc) [7] ,可以通过选择反应物和反应条件来控制产物的类型。对壳聚糖进行羧甲基化改性可以改善壳聚糖的水溶性。黄攀等[8] 以壳聚糖、乙醛酸为原料, 制备了羧化度在25?78%勺水溶性n-cmc，并发现其在62.5卩g/ml?5000卩g/ml浓度范围内与小鼠成纤维细胞株l929 具有良好的细胞相容性。lin 等[9] 以2-羧基苯甲醛与壳聚糖通过席夫碱反应并还原得到n-苄氧羰基壳聚糖，用戊二醛交联制得ph响应性的水凝胶。柯仁怀等[10] 以甲壳素为原料,采用连续操作、不分离中间产物的方法合成了羧甲基取代度为 1.08 的水溶性n,o- 羧甲基壳聚糖,并通过重构插层法制备羧甲基壳聚糖/mg2al 双层氢氧化物复合物。除此之外,羧甲基壳聚糖亦能应用于其他领域,例如絮凝剂、抗菌剂、药物载体等。刘红娅等[13] 以甲壳素为原料采用两步微波法制备了o- 羧甲基壳聚糖,产物具有良好的絮凝性能, 可作为处理模拟染料废水及实际印染废水的絮凝剂。ramchandra 等[14] 制备了n,o- 羧甲基壳聚糖与锌的络合物以及壳聚糖与锌的络合物,并用革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌做了抗菌性能测试,结果表明n,o- 羧甲基壳聚糖与锌的络合物的抗菌性要优于壳聚糖与锌的络合物。 anitha等[15]利用离子交联法用tpp和cacl2制备了壳聚糖、o-羧甲基壳聚糖和n,o-羧甲基壳聚糖纳米粒,并对材料的细胞毒性和抗菌性进行了检测,结果表明三种材料对乳腺癌细胞的毒性很小, 而n,o- 羧甲基壳聚糖纳米粒拥有三者中最强的抗菌性。目前羧甲基壳聚糖的制备工艺已经相当成熟。riccardo 等［16］用乙醛酸和壳聚糖通过席夫碱反应以及硼氢化钠还原反映制备出不同取代度的n-cmc。张贵芹等［17］以壳聚糖与氯乙酸在氢氧化钾-异丙醇介质中，在壳聚糖与氯乙酸、氢氧化钾与氯乙酸质量比分别在2:1 及 2.3:1 时，室温下反应 5 h 制到取代度较高的o-cmc。

不同取代羧甲基壳聚糖的制备及其结构测定

不同取代羧甲基壳聚糖的制备及其结构测定 * 陈浩凡潘仕荣王琴梅中山大学附属第一医院人工心脏研究室,广州　510089 摘要　目的　制备不同取代的羧甲基壳聚糖并测定其结构。方法　通过不同反应条件得到不同位置取代和取代度的羧甲基壳聚糖,并用物理和化学方法进行分子结构表征。结果　在O 位和(或)N 位发生了羧甲基化反应,产物为不同取代度的N ,O-羧甲基壳聚糖(N ,O -CM C),N -羧甲基壳聚糖(N -CM C)和O-羧甲基壳聚糖(O-CM C)。结论　胶体滴定法是测定羧甲基壳聚糖取代度的优选方法;壳聚糖羧甲基化后水溶性极大地改善,应用前景广泛。关键词　羧甲基壳聚糖;　取代度;　电位滴定法;　胶体滴定法中图法分类号　R318.08 S ynthesis of Carboxymethyl Chitosan and Determination of Substitution Degree Chen Haofan ,Pan Shirong ,Wang Qinm ei T he First H osp ital Af f iliated to Sun Yat -sen University of M ed ical Sciences ,Guangz hou 510089Abstract Objective T o prepare and determine carbox ymethyl chitosan w ith different substitution .Methods A series of carboxy methy l chitosan having various degrees and positions of substitution w ere ob-tained by controlling reaction conditions,and characterized by chemical and physical methods.Results Car-boxy methylation occurred at hydrox yl groups and (or)amino group.The products of N,O-carbox ymethyl chi-tosan (N ,O -CM C )with different degree of substitution ,N -carboxym ethyl (N -CMC )and O -carboxym ethyl (O-CM C)were obtained.Conclusion Colloid titration is the optimized method to determine substitution de-gree of carboxym ethyl chitosan.T he product has superior w ater-soluble property and broad prospect of applica-tion . Key words carboxym ethy l chitosan ;　substitution degree ;　electrolytic titration ;　colloid titration * 　广东省自然科学基金资助项目(No .20001398)和广东省科技攻关项目(N o.K B02902G )陈浩凡,男,1972年生,博士研究生甲壳素(chitin )大量存在于甲壳动物(如蟹、虾)的甲壳中,是地球上数量最多的含氮有机物。由于甲壳素不溶于普通溶剂,故难以应用。壳聚糖(chitosan)是甲壳素的N-脱乙酰基产物,能溶于酸性溶液,与人体细胞有很强的亲和性和相容性,并具有良好的吸湿性、纺丝性和成膜性,且无毒副作用,因而成为优良的生物医学材料。羧甲基壳聚糖(carbox ymethyl chitosan ,CM C )是壳聚糖羧甲基化后的产物,由于它既保留了壳聚糖的优点,又极大地改善了水溶性,因而具有更广泛的用途,在众多甲壳素衍生物中,倍受关注。取代度是壳聚糖在生产、研究和应用中一个重要的技术指标。壳聚糖分子C 2氨基上的氢原子、C 3和C 6羟基上的氢原子均可以被羧甲基取代,但以医用材料为标准,研究不同取代位置、取代度羧甲基壳聚糖的制备,并对其结构进行测定,目前尚缺少系统报道。本实验以甲壳素和壳聚糖为原料,合成N ,O -羧甲基壳聚糖(N ,O-CMC),N-羧甲基壳聚糖(N-CMC)和O-羧甲基壳聚糖(O-CMC),通过物理和化学方法,测定不同取代羧甲基壳聚糖的分子量、取代位置、取代度及其结构特征,为研究其结构与防止手术后粘连作用之间的构效关系奠定基础并提供有关技术参数。1　材料和方法 1.1　材料和仪器甲壳素和壳聚糖(脱乙酰度87%,江苏南通双林生物制品有限公司);乙醛酸(德国Merk - 第32卷第2期第152页2003年4月华中科技大学学报(医学版) J Huazhong U niv Sci T ech [Heal th Sci]Vol.32　No.2　P.152 Apr.2003

羧甲基壳聚糖衍生物的制备

羧甲基壳聚糖衍生物的制备 1、实验原理壳聚糖是由氨基-D-葡萄糖单体通过β-1,4-糖苷键连接起来的直链糖，是天然多糖中惟一的碱性多糖，具有许多特殊的物理化学性质和生理功能。但壳聚糖只能溶于一些稀酸中，不能直接溶于水中，这在很大程度上限制了它的应用。因此，对壳聚糖进行化学改性，提高其溶解性能，尤其是水溶性，对拓展壳聚糖的应用领域具有重要意义。壳聚糖的化学改性是壳聚糖研究的一个重要领域，旨在通过在壳聚糖的-NH 2和-OH 上引入新的官能团而改善其溶解性及其他物理化学及生物学性能。壳聚糖的改性研究较多的有：酰基化、烷基化、羧基化、羟基化、接枝共聚、季铵盐化等。在迄今所报道的600余种壳聚糖衍生物中，羧甲基壳聚糖（Carboxymethyl chitosan ，CMC ）是研究较多的一种，是壳聚糖最重要的的衍生物之一。CMC 在日化、食品、造纸、医药、化妆品等方面都有着重要的用途，此类衍生物具有良好的水溶性、表面活性、成膜性、吸湿保湿性、安全无毒性、抗菌、抗氧化等生物性能，在化妆品、食品、生物医药等方面呈现出广阔的应用前景。羧甲基壳聚糖反应方程式如下： O CH 2OH OH NH 2H O n 2COOH O CH 2OH OH NHCH 2COONa H O n Et 3N 壳聚糖分子中的氨基和氯乙酸发生取代反应，得到N-羧甲基壳聚糖，三乙胺的作用为吸收反应释放的盐酸，促进反应的发生。 2、实验药品和玻璃仪器壳聚糖，氯乙酸、氢氧化钠、异丙醇、乙醇、醋酸等；三口瓶、回流冷凝管、恒温加热搅拌器等。 3、实验内容 3.1 N-羧甲基化反应在烧杯中把8g 氯乙酸[1]溶解在30ml 水中，氢氧化钠溶解在20ml 水中，在半个小时内磁力搅拌下，用胶头滴管把氢氧化钠溶液滴加到氯乙酸的水溶液中，使溶液的pH 调到8[2]，滴加完后，把混合溶液和2g 壳聚糖放人三口烧瓶中，然后加入2ml 缚酸剂三乙胺，升温到90度，水浴回流，磁力搅拌反应3h-4h 。反应结束后，向烧瓶中加入50ml 水[3]，转入烧杯中，磁力搅拌下用碱液调节溶液的pH 到7-8[4]，然后离心分离除去不溶物，离心后的清液倒入烧杯中，慢慢加入二倍量的乙醇，沉淀[5]，并磁力搅拌洗涤5分钟，产品抽滤，滤渣用乙醇水混合溶剂洗涤10分钟[6]，抽滤，最后用无水乙醇洗涤10分钟[7]，105度烘干。四、实验注释 [1] 氯乙酸为强烈的腐蚀性产品，称量时应小心。 [2] 氢氧化钠的量应计算好。 [3] 加水的目的充分溶解水溶性的羧甲基壳聚糖。 [4] 可以采用10%氢氧化钠调节，注意混合溶液的pH 应慢慢调。 [5] 加入乙醇的目的为破坏羧甲基壳聚糖在水中的溶解度，有利于羧甲基壳聚糖的析出。 [6] 乙醇和水的比例为8：2，可以把混合溶剂倒入烧杯中，放入羧甲基壳聚糖产品，磁力搅拌10分钟，目的为除去沉淀产品中夹杂的无机盐等杂质。

MS软件在羧甲基壳聚糖水凝胶制备中的应用

MS软件在羧甲基/壳聚糖水凝胶制备中的应用在自然界中，多糖分布极为广泛，它是一种天然的聚合物，具有独特的结构和特殊的特性，多糖物质在人们的生活的各个方面发挥着重要的作用。甲壳素（chitin)是一种碱性多糖，也是地球上第二大天然再生资源（纤维素的含量第一），其分布广泛，存在于甲壳动物（如虾、蟹等的外壳）、藻类等低等植物及微生物（菌类的细胞壁）中。甲壳素的C-2位的羟基被乙酰基取代，同植物纤维素的结构相似，它在地球上的含量极为丰富，每年自然界的生成量可多达1000亿吨。甲壳素呈无定形的白色或淡黄色固体粉末，按其来源不同，分为α和β两种构型，其分子链以螺旋形式平行排列，分子中有大量的乙酰基和羟基，分子内氢键作用较强，具有十分紧密的晶体结构，不溶于烯酸、碱、水和一般的有机溶剂，只能溶解于强酸以及少数有机溶剂中。甲壳素为N-乙酰-D-葡萄糖胺的聚糖，其结构式为：由于其良好的生物相容性、低毒性，对酶的敏感性，在用作制备水凝胶材料方面，引起人们广泛的兴趣。在这些高分子中，多糖还具有其独特的优点，如无免疫原性，无传播动物源病菌的潜在危险性等。其中的一个多糖就是壳聚糖。壳聚糖（chitosan)是由2-乙酰氨基葡萄糖和2-氨基葡萄糖和通过β-1,4糖苷键连接而成，结构与纤维素类似，其化学结构式为：甲壳素在强碱性环境下，可通过脱乙酰而得到壳聚糖，壳聚糖是甲壳素最为重要的衍生物。壳聚糖具有其他天然高分子材料的优点，又不会引发免疫反应。壳聚糖（CS）不同于其他多糖，其分子结构中存在氨基，可被质子化，能形成聚电

解质络合物。壳聚糖是一种无毒、可生物降解、具有良好的生物相容性及良好的生物粘附性的天然高分子材料，在生物医药，环境工程以及生物技术领域都有广泛的应用，使之成为药物控制释放领域中的理想载体。将壳聚糖羧甲基化，可制备得到水溶性很好的羧甲基壳聚糖(CMCS)，一方面羧基的引入极大提高了壳聚糖在水中的溶解性，另一方面，羧甲基壳聚糖分子中既含有氨基又含有羧基，是一种两性高分子聚合物，应用比壳聚糖更加广泛。甲醛、戊二醛、马来酸酐、钙离子等常用来作为制备壳聚糖系水凝胶的交联剂。但甲醛、戊二醛等的毒性较大，这影响了水凝胶在生物医药领域中的应用。而经钙离子交联得到的水凝胶机械性能较差，而且容易与体内的阳离子(如钠离子等)发生离子交换，使水凝胶迅速崩解，从而使凝胶中负载的药物快速释放，影响药物的缓释效果。 1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)是一种无毒的肽键缩合剂，本身并没有成为交联的一部分，常作为氨基和羧基的交联。为了避免有毒的交联剂的使用，拓宽羧甲基壳聚糖在生物医药领域的应用，所以本研究以水溶性好的羧甲基壳聚糖(CMCS)为原料，以EDC为交联剂，制备得到新型的EDC/羧甲基壳聚水凝胶。水凝胶是由带有亲水性基团(—COOH、—OH、—CONH2)的水溶性单体通过聚合反应并以物理或化学交联的方式所形成的具有三维网络结构的高分子聚合物。水凝胶能显著地溶胀与水中或者生物体液中溶胀并能保持大量水分而不被溶解。近年来，智能水凝胶引起了科研者的大量关注，因为智能水凝胶能够感知周围环境如温度、磁场、电场、pH、离子强度等刺激的微小变化并对环境刺激产生响应特性。水凝胶的响应性能是通过凝胶的可逆体积相变来实现的，并使它在传感器、人造肌肉、药物控制释放、组织工程、催化体系、酶的固定等方面具有广阔的应用前景。由于传统的给药方式有口服和注射等，使治疗药物的毒性不仅存在于肿瘤部位，而且会散布于身体的各个部位，对正常身体部位产生一定程度的损伤。同时由于药物浓度在体内广泛分布，到达肿瘤部位的药物浓度就会变小，可能导致其低于药物的治疗浓度，以致使它达不到应有的效果。温敏性载药水凝胶可以对药物的释放起到一定的缓释作用，使药物释放变得缓慢；也可以根据病变部位与正常组织不同而识别病变器官，从而有选择性地进攻，使药物浓度更有效地分布，

O-羧甲基壳聚糖的研制与结构分析

1 本科毕业论文( 设计) O - 二级学院专业班级学生姓名张三

诚信声明我声明，所呈交的毕业论文（设计）是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。我承诺，论文（设计）中的所有内容均真实、可信。样本2

O- O-CMC）是壳聚糖的羧甲基化衍生物，在医药、化妆品等多种领域有着广泛的应用前景。本实验通过使用氯乙酸与壳聚糖反应制备了O-羧甲基壳聚糖，即在碱性条件下，以甲壳素为基本原料，以异丙醇作为溶胀剂，采用氯乙酸途径制备方式，通过控制不同的反应条件（反应路线、时间、温度、碱的浓度和投料比等），佳工艺路线。…… -

样本4 ，one of the derivatives of chitosan properties including biocompatibility, Retention Capacity, has a promising applicable perspective for its chitosan. ......

目 1.前言. 2.结构鉴定 (2) 2.1.红外图谱（IR） (2) 3.羧甲基壳聚糖取代度及分子量的测定 (3) 3.1.取代度的测定――胶体滴定法 (3) 3.1.1.羧甲基壳聚糖氨基含量的测定 (3) 3.2.羧甲基壳聚糖取代度、分子量测定结果 (3) …… 6.结论 (4) 6.1.影响产物的条件分析 (4) 6.1.1.反应介质碱性强度的影响 (4) 参考文献 (5) 致谢 (6) 附录A 1/f频谱图 (7) 样本5

壳聚糖智能水凝胶

封面题目壳聚糖智能水凝胶作者吴雪辰罗育阳壳聚糖智能水凝胶作者：吴雪辰罗育阳摘要：壳聚糖智能水凝胶作为一种天然高分子材料，由于其来源于自然而具有的生物可降解性、无毒、来源广泛等优良的性能，近些年已经成为研究的热点。而智能水凝胶本身对温度、PH、电磁性能等外界刺激能做出迅速的反应同时也收到广泛关注。结合两者的优点合成的壳聚糖智能水凝胶更是具有了更加突出的优势。下面从定义、制备以及应用等方面简单的对壳聚糖智能水凝胶最近几年的发展进行浅析。关键词：壳聚糖，智能水凝胶，壳聚糖智能水凝胶，药物缓释。

1．定义甲壳素是由N-乙酰-2-氨基-D-葡萄糖以β-1,4糖苷键形式联接而成的多糖，是一种天然高分子化合物。壳聚糖是其乙酰化产物。壳聚糖与甲壳素结构的差别在于C2位的取代基不同，壳聚糖是氨基（—NH2），而甲壳素是乙酰氨基（—NHCOCH3）。Fig.1是甲壳素与壳聚糖的化学结构式。[1] 脱乙酰基 Fig.1 水凝胶或称含水凝胶为亲水性但不溶于水的聚合物, 它们在水中可溶胀至一平衡体积仍能保持其形状。[2]智能水凝胶一般是有机高分子水凝胶材料，其上的功能基团使水凝胶的吸水量对周围环境敏感如温度、pH、电、光或离子强度等，所以称作“智能”。[3]壳聚糖分子由于主链或侧链上带有大量的亲水基团和有适当的交联网络结构，所以可形成智能水凝胶。 [4] 2．制备（1）壳聚糖壳聚糖可通过天然的甲壳素支链水解直接制得。（2）智能水凝胶智能水凝胶的制备方法比较复杂，可通过以下方法制得： Ⅰ.水溶性高分子的交联法[5] Ⅱ.接枝共聚法（3）壳聚糖智能水凝胶的制备翟延飞[6]研究认为壳聚糖主链上含有大量的亲水集团，尤其是2位上的氨基常作为交联点，能与甲醛、戊二醛等双官能团交联剂反应，使线性壳聚糖链间由碳氧双键交联成水凝胶。常用的交联剂有：戊二醛，甲醛，亚甲基二丙烯酰胺，京尼平等，这种方法是化学交联法。化学交联法制备的凝胶具有以下特点：交联均匀；通过不同的交联剂可以制备不同性质的水凝胶；制备薄膜纤维等形状；适合多糖类、蛋白质等生物天然高分子等。并且化学交联法制得的凝胶能在溶液中保持形成高层次结构和取向不变的交联结构，因而制得结构规整的凝胶。接枝共聚法制备壳聚糖智能水凝胶（参照水凝胶的制备法：接枝共聚法）聚丙烯酰胺(PAAm)及其衍生物是一类典型的温敏性水凝胶，被广泛用于药物的控制释放、酶反应控制、生物降解材料等领域。将PAAm的这些优点与壳聚糖的pH敏感性和离子强度敏感性结合起来，通过共聚法制备一种聚合物，使该聚合物具备PAAm和CS的共性，从而得到具有使用价值的材料。具体备方法：俞玫[7]对壳聚糖接枝聚丙烯酰胺梳型水凝胶的制备进行了研究本制备在机械搅拌及氮气环境下进行。将l g壳聚糖粉末溶于60 mL l％醋酸溶液中，通氮气3 0 m i n，水浴升温至6 0℃，加入0.2 g过硫酸钾( KPS )引发剂，6 0℃搅拌10 min，快速加入一定比例的单体A A m ( 溶于 3 0 m L 水中并预先用氮除氧) ，6 0℃反应1 h 。将产品冷至室温，用l mol／L NaOH调pH至8。加500 m L无水乙醇脱水1 h，过滤，将产品在 5 0 0 mL无水乙醇中浸泡过夜，充分除去凝胶中的水分。过滤，用5 0 mL 无水乙醇洗

水凝胶简介

水凝胶简介水凝胶是一种具有亲水性的三维网状交联结构的高分子网络体系。水凝胶性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水，具有良好的生物相容性和生物降解性。自从20世纪50年代由Wichterle等首次报道后，就被广泛地应用于组织工程、药物输送、3D细胞培养等医药学领域。[1] 水凝胶根据交联方式不同，分为物理交联水凝胶和化学交联水凝胶。物理凝胶是指通过静电力、氢键、疏水相互作用等分子间作用力交联形成的水凝胶。这种水凝胶力学强度低，温度升高会转变成溶胶。化学交联水凝胶是指通过共价键将聚合物交联成网络的凝胶。其中，共价键通过“点击”反应生成，比如硫醇-烯/炔加成、硫醇-环氧反应、叠氮-炔环加成、席夫碱反应、环氧-胺反应、硫醇-二硫化物交换反应等。GaoLilong等在生理条件下将N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯和聚低聚乙二醇巯基丁二酸通过巯基-环氧“点击”反应制备得到可注射水凝胶。[2]和物理凝胶相比，化学交联水凝胶稳定性较好，力学性能优异。根据来源不同，水凝胶又可分为天然水凝胶和合成水凝胶。天然水凝胶包括琼脂、壳聚糖、胶原、明胶等，它们大都通过氢键交联形成。合成水凝胶包括聚乙二醇、丙烯酸及其衍生物类（聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚N-聚代丙烯酰胺等）。和合成水凝胶相比，天然水凝胶生物相容性较好，环境敏感性好，价格低廉，但稳定性较差。目前，有学者将天然高分子和合成高分子交联制备杂化水凝胶。比如，Lei Wang等将壳聚糖和聚异丙基丙烯酰胺交联得到热敏性杂化水凝胶用于体内药物输送，并利用近红外光引发药物释放。[3]水凝胶凭借良好的生物相容性广泛地应用于药物输送、组织再生等医药学领域。药物可以通过化学接枝和包埋等方式实现负载。负载药物的水凝胶通过移植或注射进入生物体内，然后在体内逐渐降解实现药物的缓慢释放。为了更好地实现药物的输送和释放，智能水凝胶应运而生，所谓智能水凝胶，是指能够对外界环境的变化，比如pH、温度等做出反应的水凝胶，从而实现药物的可控释放。其中，温度响应水凝胶有聚（N-异丙基丙烯酰胺）基水凝胶、泊洛沙姆等，pH响应水凝胶有聚（甲基丙烯酸二甲氨基乙酯）基水凝胶、聚（乙酸烯丙酯）基水凝胶、腙键交联型水凝胶等。M. Ghorbanloo等制备得到pH响应的水凝胶，在酸性条件下，由于氢键的存在药物被紧紧包裹在水凝胶中，而在碱性条件下，氢离子电离，羧酸根之间的静电排斥使得水凝胶扩张，体积变大，药物得以释放。[4]Yi Chen等合成2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯和羧甲基壳聚糖水凝胶，实验发现，在酸性条件下，可以更好地实

pH敏感型羧甲基壳聚糖水凝胶的制备及体外释药考察

pH敏感型羧甲基壳聚糖水凝胶的制备及体外释药考察郑施施;王增寿【期刊名称】《中国药师》【年(卷),期】2013(016)004 【摘要】目的:研制一种新型羧甲基壳聚糖基pH敏感性水凝胶,考察其在药物传输体系中的应用.方法:采用钙离子交联方法制备有良好pH响应性能的羧甲基壳聚糖基水凝胶,并对其pH响应性能进行相关的表征.以磺胺嘧啶钠为模型药物,考察载药水凝胶在不同pH环境条件下(pH =2和pH =7.4)的药物释放行为.结果:所制备的羧甲基壳聚糖水凝胶具有明显的孔洞结构和良好的pH响应性能,在中性磷酸盐缓冲溶液(pH=7.4)中吸水率显著大于在酸性溶液(pH=2)中的吸水率.载有磺胺嘧啶钠的羧甲基壳聚糖水凝胶在中性磷酸盐缓冲溶液(pH=7.4)中的4h的药物累计释放率达到95％,而在酸性溶液(pH=2)中的4h的药物累计释放率却只有50％.结论:本文所制备的羧甲基壳聚糖pH敏感性水凝胶具有良好的孔隙率和pH响应性能,在口服药物传输体系中有一定的应用前景.%Objective: To develop a novel carboxymethyl chitosan pH-sensitive hydrogels for the potential application in the drug delivery systems. Method: The pH-sensitive carboxymethyl chitosan hydrogels were prepared by a calcium cross-linking method and characterized. Sulfadiazine sodium was selected as the model drug to evaluate the drug release behavior of the hydrogels in various pH conditions ( pH = 2 and pH =7.4). Result: The developed carboxymethyl chitosan hydrogels showed significant porosity and pH sensitivity, and the water absorption of the hydrogels

可注射改性羧甲基纤维素水凝胶的制备及性能

第35卷第8期高分子材料科学与工程 V o l .35,N o .8 2019年8月 P O L YM E R MA T E R I A L SS C I E N C E A N DE N G I N E E R I N G A u g .2019可注射改性羧甲基纤维素水凝胶的制备及性能叶旭,李娴,申月琴,邓双,张宇帆 (西南科技大学材料科学与工程学院,四川绵阳621010 )摘要:对羧甲基纤维素(C M C )进行巯基接枝改性,制备了羧甲基纤维素衍生物(C M C -S H ),采用溶解氧或H 2O 2氧化巯基(-S H )形成双硫键(-S -S -)的方法,化学交联制备了C M C -S H 10二C M C -S H 20和C M C -S H 30系列可注射羧甲基纤维素基水凝胶,并对水凝胶的流变学性能以及在37?的磷酸盐缓冲溶液(P B S )中的溶胀率二降解行为二体外药物释放行为进行了研究三结果表明,系列C M C -S H 水凝胶具有较好的流变学性能,C M C -S H 30水凝胶的储能模量(G ?)和屈服应力(τ)分别达到2873P a 和9328P a ;在37?的P B S 溶液中,系列水凝胶均能快速达到溶胀平衡,8h 溶胀率介于22~29之间;均具有较好的稳定性,13d 降解率为28%~48%;药物模型牛血清蛋白(B S A )5d 的累积释放率为45%~59%,对B S A 具有较好的控释能力三总体而言,前驱体浓度越高,C M C -S H 水凝胶的综合性能越好, 系列水凝胶均具有较好的综合性能,其中C M C -S H 30水凝胶的综合性能更好,有望应用于中短期蛋白类等大分子药物传输领域三关键词:可注射水凝胶;羧甲基纤维素;双硫键;药物释放中图分类号:O 636.1+1 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2019)08-0075-07 d o i :10.16865/j .c n k i .1000-7555.2019.0193收稿日期:2018-08-07 基金项目:西南科技大学科研基金(17z x 7121);西南科技大学国家绝缘材料工程技术研究中心基金(16k f j c 02);西南科技大学龙山学术人才科研支持计划(18L Z X T 01 )通讯联系人:叶旭,主要从事生物医学工程二特种高分子等领域的研究,E -m a i l :y e x u @s w u s t .e d u .c n 天然高分子水凝胶特别是生物医学水凝胶,由于其亲水性二生物活性二生物相容性二生物安全性二可生物降解性二环境响应性等良好的生物学特性,近年来已被广泛应用于创伤敷料二止血剂二生物传感器二组织工程支架二组织填充材料二抗黏附材料二细胞封装材料二人造组织和器官二药物传输载体等领域[ 1~3] 三可注射水凝胶可在环境刺激下原位形成,能避免阻塞注射器针头,提高药物传输效率,并表现出温度二p H 值二离子二电场二磁场二光照等单一或多重响应,使用便捷二可用于微创治疗二避免手术创伤二减少手术并发症和不适二能够用于不规则部位的填充二减少埋植风险和病人痛苦二具有高的载药能力,在生物医学工程和组织工程领域已被广泛关注三许多可注射天然多糖 (如纤维素二壳聚糖二透明质酸二海藻酸钠等)基水凝胶已成为被广泛关注的生物医用高分子材料[ 4~10] 三羧甲基纤维素(C M C ) 是一种多糖基水溶性纤维素醚,由于其良好的生物相容性二可生物降解性及黏弹性而被作为药物载体二包覆材料二增稠剂等,广泛应用于生物医学二食品工业和化妆品等领域三利用 C M C 分子链上大量的羟基与羧基在一定条件下较好的反应活性,通过接枝改性引入其他单体或环境刺激响应性基团,或引入交联剂,或利用C M C 阴离子聚电解质共性,通过物理或化学交联的方式可以制备用途广泛的水凝胶[11] 三如S i v a k u m a r 等[1 2]以羧甲基纤维素和磁纳米粒为原料制备了多功能生物相容性磁纳米载体,应用于叶酸受体靶向化疗二影像二热疗和抗癌诊断治疗系统三N a d a g o u d a 等[13] 合成了热稳定性羧甲基纤维素与金属纳米复合材料,并探索了其潜在的生物应用性能三本文仅以羧甲基纤维素为改性天然高分子水凝胶基质,利用羧甲基纤维素的纤维素醚结构特点及羧基的反应活性,将巯基(-S H )封端柔性链成功接枝到C M C 链上,制备了改性羧甲基纤维素(C M C - S H ) 三在不额外引入其他任何交联剂的条件下,利用相同或不同C M C 链上的巯基(-S H )在氧化剂(溶解氧或H 2O 2等)作用下形成双硫键(-S -S -),通过化学交联方式制备了系列可注射C M C -S H 水凝胶,避免了引入交联剂时交联剂的量不易控制二过量