羧甲基壳聚糖水凝胶和羧甲基壳聚糖盐的制备、性质及其应用研究

作     者：晋治涛 

作者单位：中国海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈国华;孙明昆

授予年度：2004年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：狡甲基壳聚糖 流变性 水凝胶 Asl.J98中性蛋白酶缓释 羧甲基壳聚搪盐 本研究内容具有知识产权 未经作者允许 请勿复印或引用 

摘      要：以壳聚糖与一氯乙酸在碱性条件下通过加热制备了羧甲基壳聚糖(CMCS)，并研究了其水溶液的流变性。羧甲基壳聚糖水溶液的表观粘度随着浓度的增大而增加，随着温度的升高而降低。当C6％时，溶液的表观粘度迅速升高。在水溶液中加入NaGl，体系粘度与加入的NaCl有一定的线性正比关系，加入NaCl、NaSO和NaPO都可以引起体系粘度上升。在水溶液中加入NaCl、CaCl和AlCl后发现CaCl和AlCl能显著降低体系的表观粘度。进一步研究发现，加入柠檬酸钠和酒石酸钠能降低水溶液的表观粘度。酸碱性对羧甲基壳聚糖水溶液表观粘度影响较大，pH=10时粘度出现最大值。羧甲基壳聚糖水溶液是属于假塑性流体，温度越高，假塑性就越强。且呈现出正触变性，当加入阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂不改变其的触变性。加入NaCl、阳离子表面活性剂和柠檬酸钠后，溶液呈现出负触变性。 以戊二醛(GA)、环氧氯丙烷(ECH)、甲苯-2，4-二异氰酸酯(TDI)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)对羧甲基壳聚糖进行交联制备出水凝胶。GA与CMCS用量摩尔为0.2：1时，所得的水凝胶得到较大的溶胀度11.23和较大的101.1％回收率。此种水凝胶在水中先是迅速吸水，后逐渐变缓，最终达到溶胀平衡。该水凝胶属于酸性敏感凝胶，当pH从1.0变化到7.0时，溶胀度从5.09迅速升至11.3。在碱性范围内，溶胀度缓慢达到最大值11.98。此水凝胶是一种随着温度的升高而溶胀度逐渐降低的凝胶。ECH与CMCS用量摩尔为0.8：1时，所得的水凝胶得到较大的溶胀度8.2和较大的113.6％回收率。该凝胶属于一种碱性敏感的凝胶，当pH7时，凝胶溶胀度仅从2.23增大到3.64。当pH7时，溶胀度迅速从3.64增大到9.78。环氧氯丙烷交联形成的凝胶在一种随着温度的升高而溶胀度先降低后增大的凝胶。当温度为45℃时溶胀度最小。NaCl可以减小凝胶的溶胀度。TDI和CMCS的摩尔比为0.4：1时制备的水凝胶的溶胀度为6.38;HDI和CMCS的摩尔比为0.2：1时制备的水凝胶的溶胀度为7.27。这两种水凝胶在酸性介质中随着pH的增大，吸水性能迅速降低，是一种酸性敏感凝胶。并 中国海洋人学硕几1论文;了， 对以上四种水凝胶进行了lR分析。 以戊二醛交联梭甲基壳聚糖制备微球的最佳条件为:梭甲基壳聚糖溶液浓度 为3.0%，GA与CMCS糖单元摩尔比为0.4:1，以液体石蜡为有机相反应介质， 液体石蜡与梭甲基壳聚糖溶液的体积比为3:1，加入乳化剂的量为反应体系总体 积的3%，反应时间为4h，高速搅拌室温下进行。并用此种方法制备的微球来进 行固定化Asl .398中性蛋白酶的研究。较优化条件是在pH二7.0的中性环境下;GA与CMCS摩尔比为0.4:l;千酶与CMCS的质量比为0.125:l:在室温下 交联至少4个小时。可制得活力为108U/g的固定化酶。固定化酶的最适宜温度 为65℃;固定化酶的最适宜pH为6.0;固定化酶的热稳定性和酸碱稳定性均优 于自由酶;固定化酶可以在5℃条件下长期保存。固定化酶的米氏常数Km值为 1.o4g/L，是自由酶米氏常数5.669/L的1巧。相同阴离子不同价态阳离子盐透过 梭甲基壳聚糖膜扩散系数顺序为I价11价m价:I价盐透过梭甲基壳聚糖膜 扩散系数大小顺序为KCINaCIKBrKlKF，而且KCI扩散系数比NaCI高 出一倍多，比其它一价钾盐的扩散系数高出2一3倍多;对于相同K十的卤化钾的 扩散系数顺序为KCIKBrKlKF;对于相同Cl一的二价金属盐的扩散系数顺 序为ZnC12MgC12CaC12BaC12。以ECH与CMCS的摩尔比为0.6:l，梭甲 基壳聚糖与氢化可的松的质量比为3:l时制备了包药凝胶，此种包药凝胶在胃 液里释放率虽然很小，10h后药物的释放率只有43.5%，但是释放率与时间呈现 出良好的线性关系。符合零级动力学过程。在人工肠液里迅速释放，3h的释放 率达到了59.2%，3h以后释放率开始缓慢增长，当释放1 Oh后释放率达到了88.9 %。对3一10h的释放曲线进行拟合符合零级动力学过程。 壳聚糖(CS)、梭甲基壳聚糖(eMCS)、梭甲基壳聚糖碱式铝盐((eMes)3一AI、 (CMCS)2一AIOH、CMCS一AI(OH)2)和梭甲基壳聚糖碱式镁盐(CMs一MgoH)均 具有一定的抑制酸的能力，每lg样品中和人式胃酸的量分别为15.44mL、 30.79mL、41 .75mL、69.85mL、109.59mL和67.86mL。