羧甲基可德膠多糖的功能化研究及應(yīng)用.pdf

1、多糖廣泛存在于動物、植物和微生物中，作為生命物質(zhì)的組成成分之一，對維持生命活動起到至關(guān)重要的作用。葡聚糖是多糖家族中最重要的成員之一，其中β-1，3-葡聚糖的生物活性已被廣泛認(rèn)可?？傻履z(Curdlan)是一種微生物發(fā)酵的直鏈型β-1，3-葡聚糖，由于其獨特的凝膠特性，可廣泛應(yīng)用于食品、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。但可德膠水溶性差的特性在某種程度上限制了其應(yīng)用范圍，而經(jīng)過羧甲基化改性后的可德膠(CMc)則具有良好的水溶性，且具備更顯著的生物活性，如

2、抗腫瘤活性和免疫增強活性。本文基于CMc良好的水溶性和生物活性，對其進行了進一步的功能化研究及應(yīng)用拓展，在物理水凝膠的制備、穩(wěn)定酪蛋白膠束和納米銀顆粒的制備方面進行了系統(tǒng)研究，具體內(nèi)容如下:
　　 高分子水凝膠具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和良好的溶脹性能，可作為藥物緩釋控釋制劑。化學(xué)凝膠由于涉及有毒交聯(lián)劑及有機溶劑的使用，可能具有潛在的細胞毒性。本論文基于藥物緩釋載體的設(shè)計，首先采用各種方法，如冷凍解凍法、主客體絡(luò)合法和溶膠凝膠法制備了三種

3、新型CMc水凝膠，并進行了載藥釋放研究。由于CMc具有良好的生物活性，該物理凝膠的制備避免了化學(xué)交聯(lián)劑的使用，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域可具有更廣泛、安全的應(yīng)用。具體工作為:
　　 1)首先通過冷凍解凍法制備了CMc物理水凝膠。研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)酸對于CMc冷凍解凍凝膠的形成至關(guān)重要，當(dāng)溶液pH降低到2.4以下才能形成冷凍解凍凝膠;流變學(xué)和SEM研究表明，CMc濃度、冷凍解凍循環(huán)次數(shù)、冷凍時間對凝膠強度和凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有重要影響，隨CMc濃度和循環(huán)

4、次數(shù)的增加及冷凍時間的延長，凝膠強度增大，凝膠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)愈緊密，其中冷凍解凍循環(huán)次數(shù)對凝膠性能影響最大;通過FTIR和XRD手段，并結(jié)合對比PVA冷凍解凍凝膠的性質(zhì)，闡明了CMc形成冷凍解凍凝膠的主要原因是由于分子間的氫鍵作用，冷凍過程促進了分子鏈段的相互聚集，調(diào)酸后CMc分子鏈上-COOH、-OH基團間的氫鍵作用是凝膠三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的物理交聯(lián)點。此外，以5-氟尿嘧啶為模型藥物，在模擬腸胃環(huán)境的緩沖溶液中進行了載藥釋放研究，結(jié)果表明該凝

5、膠在pH=1.2的HCl緩沖溶液中的釋放速率比pH=7.2的PBS緩沖溶液緩慢，說明該凝膠適合作為結(jié)腸類藥物載體基質(zhì)。
　　 2)利用β-環(huán)糊精和金剛烷的主客體絡(luò)合作用，將β-環(huán)糊精和金剛烷分別接枝到CMc上，成功制備了CMc主客體凝膠。該類凝膠強度受混合溶液中β-環(huán)糊精與金剛烷摩爾比的影響，當(dāng)摩爾比為1時凝膠強度最大;通過流變學(xué)動態(tài)溫度掃描表征了該凝膠的溫度敏感性，結(jié)果表明，在45℃左右凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z，并且該過程具有熱可逆性;

6、2D-NOESY研究表明，凝膠的形成是由于金剛烷與環(huán)糊精間的包結(jié)絡(luò)合作用。此外，以牛血清蛋白作為模型藥物進行了載藥釋放研究，發(fā)現(xiàn)藥物釋放速率與β-環(huán)糊精和金剛烷的摩爾比有關(guān)，隨摩爾比的增加而減慢，當(dāng)摩爾比為1時釋放速率最慢。
　　 3)利用溶膠凝膠法制備了四（2-羥乙基）正硅酸酯(THEOS)/CMc雜化凝膠，采用流變學(xué)、FTIR、SEM等表征手段研究了CMc濃度、THEOS濃度及溫度對溶膠凝膠轉(zhuǎn)變動力學(xué)過程的影響，以及在該過程

7、中凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)的演變，凝膠結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系。結(jié)果表明，凝膠強度隨THEOS濃度增加而增大，而隨CMc濃度的增加而減弱;隨CMc濃度的增加，凝膠化時間先縮短后增大，凝膠結(jié)構(gòu)中溶膠粒子的分布從無序變?yōu)橛行?，再變?yōu)闊o序。當(dāng)CMc濃度小于1％時，由于CMc分子鏈上的羥基與溶膠粒子發(fā)生氫鍵作用，CMc作為模版誘導(dǎo)了溶膠粒子的聚集，使得凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)有序化，此時CMc具有加速溶膠凝膠轉(zhuǎn)變的催化作用;而當(dāng)CMc濃度大于1％時，由于聚陰離子多糖CMc與帶負

8、電的溶膠粒子間的靜電排斥增強，導(dǎo)致催化作用減弱，凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)無序化。此外，以牛血清蛋白作為模型藥物進行了載藥釋放研究，結(jié)果表明牛血清蛋白釋放速率受控于THEOS的濃度，隨THEOS濃度的增加而減慢。
　　 本文還基于羧甲基可德膠(CMc)與羧甲基纖維素(CMC)均為水溶性的直鏈型聚陰離子葡聚糖，分子結(jié)構(gòu)類似，僅糖苷鍵鏈接方式不同的特點，開展了CMc在酸性條件下穩(wěn)定酪蛋白膠束的研究，并與CMC的作用進行了詳細對比，闡明了分子結(jié)構(gòu)參

9、數(shù)與體系穩(wěn)定性的關(guān)系以及CMc穩(wěn)定全脂酸性乳飲料的機理。結(jié)果表明CMc穩(wěn)定體系粒徑小于CMC穩(wěn)定體系粒徑;維持體系穩(wěn)定所需CMc的濃度大于CMC，CMc穩(wěn)定效果低于CMC。從分子柔順性角度，利用蠕蟲狀鏈模型計算了兩種多糖的持續(xù)長度，結(jié)果表明CMc持續(xù)長度小于CMC，說明CMc分子鏈更柔順，在酪蛋白表面吸附更緊密，但CMc亦能有效穩(wěn)定酪蛋白膠束。通過直觀評價、沉降量、粒徑及zeta電位測量發(fā)現(xiàn)，在酸性乳體系中CMc不僅能阻止蛋白沉降也能防

10、止脂肪上浮，可作為酸性乳飲料的穩(wěn)定劑。
　　 納米銀顆粒不僅具有抗菌性，由于其量子尺寸效應(yīng)，表面界面效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)還顯示出優(yōu)良的光電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)以及化學(xué)等方面的性質(zhì)，因此在催化、光電器件、表面增強拉曼散射(SERS)、生物傳感器等方面有著廣泛的應(yīng)用。本論文采用了一種綠色合成方法，即采用CMc作為穩(wěn)定劑和還原劑，在紫外光輻照條件下成功制備了納米銀顆粒。所制得的納米銀顆粒尺寸和形貌可通過改變CMc的濃度進行調(diào)控。通過ze