海藻酸鈉研究進(jìn)展

1、海藻酸鈉及其衍生物海藻酸鈉（Sodium Alginate）,也叫褐藻酸鈉、褐藻膠，是從褐藻中提取出來的一類多糖，它是褐藻的細(xì)胞膜組成成分，在海帶中含量最為豐富，高達(dá)30%-40%。通過干燥粉碎經(jīng)水洗干凈的海帶，用1.5%的Na2CO3溶液浸泡、過濾，往濾液加入鹽酸調(diào)pH3，使海藻酸沉淀析出，再用1.5%的Na2CO3溶液將海藻酸轉(zhuǎn)化成為海藻酸鈉，最后用乙醇溶液沉淀出海藻酸鈉產(chǎn)品7,8。海藻酸鈉便宜易得，用途十分廣泛，用作紡織品上的漿劑和印花漿，同時(shí)作為增稠劑、穩(wěn)定劑、乳化劑大量應(yīng)用于食品工業(yè)中。也應(yīng)用于生物技術(shù)，包括細(xì)胞封裝、蛋白質(zhì)運(yùn)載和組織工程等。此外，由于海藻酸鈉具有良好的生物相容性和生

2、物降解性9，其在生物醫(yī)藥行業(yè)也得到了重視。另外，海藻酸鈉具有生物黏著性，因此可用作藥用生物黏附材料。海藻酸鈉為白色或淡黃色的粉末，幾乎無臭，無味，有吸濕性，不溶于乙醇、乙醚或酸（pH3），溶于水形成粘稠狀液體，1%水溶液pH值為6-8。海藻酸鈉是由L-古洛糖醛酸鈉（a-L-guluronate，簡稱G）和-D-甘露糖醛酸鈉（-D-mannuronate，簡稱M）1、4連接的長鏈線性多糖10，分子式為(C6H7O6Na)n，M和G以及海藻酸鈉的結(jié)構(gòu)式如圖1-2所示。其化學(xué)組成及M和G的序列取決于樣品提取的來源。海藻酸鈉分子鏈在水溶液中呈線團(tuán)狀構(gòu)象。其中M/G的比值以及各嵌段的分布，與海藻酸鈉的物

3、理化學(xué)性質(zhì)和應(yīng)用有直接的關(guān)系。海藻酸鈉作為一種線性多糖，其分子鏈在溶液中呈線團(tuán)狀的分布，具有 MM、MG、GG結(jié)構(gòu)，其官能基尤其GG結(jié)構(gòu)很容易與二價(jià)離子Ca2+、Co2+、Cu2+、Fe2+、Zn2+等發(fā)生鍵合，鍵合有分子內(nèi)交聯(lián)與分子間交聯(lián)兩種形式，形成“egg-box”結(jié)構(gòu)。由于分子間的架橋作用，引起海藻酸鈉溶液性質(zhì)的顯著改變，并且對不同二價(jià)陽離子的選擇性不同7。納米藥物控釋體系納米藥物控釋系統(tǒng)就是將藥物制備成納米級的膠體載體（colloidal carrier）系統(tǒng)，控制藥物在特定的部位以特定的速率釋放。藥物膠體載體經(jīng)靜脈注射進(jìn)入血液循環(huán)后，可能很快被機(jī)體清除，而不能到達(dá)效應(yīng)器官或組織處發(fā)

4、揮作用，因此如何讓延長納米載體在血液循環(huán)中的停留時(shí)間，進(jìn)而獲得針對特定部位的靶向性是設(shè)計(jì)納米藥物控釋系統(tǒng)需要考慮的因素13。兩親性多糖衍生物納米膠束兩親性聚合物(Amphiphilic Polymer)38是指同一大分子中既具有較長的疏水性鏈段又具有較長的親水性鏈段的聚合物，由于這種不相容的兩親性鏈段的存在，賦予其獨(dú)特的兩親性質(zhì)，因而在表面活性劑 39、增稠劑44、增容劑45等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著世界環(huán)境問題的日益嚴(yán)重和人類環(huán)保意識的增強(qiáng)，可再生資源的開發(fā)應(yīng)用受到日益重視46；以具有良好生物相容性、可生物降解性、再生周期短的親水性多糖為原料，制備兩親性多糖衍生物(Amphiphilic P

5、olysaccharide Derivatives)成為研究的熱點(diǎn)47，所得產(chǎn)物在藥物緩釋49、基因轉(zhuǎn)染50等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近年來，兩親性多糖衍生物的研究不斷受到人們的關(guān)注，尤其是梳形兩親性多糖衍生物，其結(jié)構(gòu)通常為親水性多糖主鏈接枝疏水基團(tuán)，衍生疏水側(cè)鏈（如圖1-3 所示）。圖 1-3、兩親性多糖衍生物的結(jié)構(gòu)示意圖兩親性接枝共聚物膠束通常同時(shí)具有親水鏈段和疏水鏈段，聚合物的疏水鏈段在水中通過疏水相互作用構(gòu)成膠束的內(nèi)核，而親水鏈段則在膠束內(nèi)核的周圍構(gòu)成膠束的外殼，其自聚集過程如圖1-419所示。圖 1-4、兩親性多糖衍生物的自聚集過程膽固醇基接枝的海藻酸鈉衍生物(Alg-Chol)的

6、合成以干燥的海藻酸作為改性原料，由于二甲基亞砜吸水性強(qiáng)，改性前先用氫化鈣干燥DMSO一星期以上。量取約90mL的DMSO置于500mL的圓底燒瓶中，以紙槽作為輔助緩慢加入3.0g海藻酸于50下攪拌溶解過夜。隨后降溫至室溫，為了制備不同取代度的海藻酸鈉衍生物，膽固醇的用量按質(zhì)量比M(Alg):M(Chol)=1:2、1:1和2:1稱取。將稱量好的膽固醇溶于10mL的三氯甲烷，緩慢地滴加到上述海藻酸溶解液中攪拌均勻。另分別稱取0.96gDCC和0.28gDMAP溶于15mL DMSO中，再滴加到上述混合液中，于室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后移出，加4倍體積無水乙醇沉淀，離心分離，除去上清液，真空干

7、燥沉淀物。 最后將此干燥后的黃色粉末溶解在50mL的蒸餾水中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的碳酸氫鈉溶液調(diào)pH=7.0，靜置3h之后離心分離不溶物。在旋蒸儀上濃縮上清液至15mL，裝入截留分子量為1400的透析袋中透析5天后移出，加4倍體積無水乙醇沉淀、離心、干燥，即得膽固醇基接枝的海藻酸鈉衍生物(CSAD)。Alg-Chol的化學(xué)結(jié)構(gòu)分析1、紅外光譜分析(FT-IR)：KBr壓片法制樣，掃描次數(shù)為32次，分辨率為4cm-1。2、核磁共振分析（1H-NMR）：Chit-DC樣品以D2O為溶劑，DC樣品以DMSO為溶劑，膽固醇以CDCl3為溶劑，Alg-Chol樣品以D2O為溶劑，樣品濃度均為5mg/ml，

8、通過壓水峰處理，常溫下測定。通過1H-NMR的積分計(jì)算脫氧膽酸基團(tuán)的取代度。Alg-Chol的膠束化行為表征1、實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)條件：熒光光譜法測定臨界膠束濃度（CAC）實(shí)驗(yàn)條件：激發(fā)光譜：波長為 330nm，狹縫為 2.5nm。發(fā)射光譜：波長范圍為 350-500nm，狹縫為 2.5nm。2、溶液的配制：(1)分別配制濃度為2mg/mL的Chit-DC母液和Alg-Chol母液。(2)準(zhǔn)確稱取10mg的芘，用5mL甲醇溶解，轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶定容，得到濃度為1.010-3mol/L的芘/甲醇溶液。用微量注射器移取5L芘/甲醇溶液加入到一系列5ml容量瓶中，通N2將甲醇吹干。將上述兩種納米膠束

9、母液按一定體積分別移入含有固體芘的5ml容量瓶中，用PBS(pH6.2)的緩沖溶液定容。得到一系列含芘探針的Alg-Chol膠束溶液，它們的濃度分別為2.0、1.5、1.0、0.6、0.3、0.1、0.006、0.003、0.001、0.0006、0.0003和0.0001mg/mL。(3)將上述膠束溶液置于45水浴中靜置24h，整個過程中間斷超聲處理4-5次，每次2-3min。3、芘熒光發(fā)射光譜的測定：讀取1372nm和3383nm處的峰強(qiáng)度值I1和I3。并計(jì)算I1/I3。Alg-Chol的化學(xué)合成與結(jié)構(gòu)分析本工作利用海藻酸上的 -COOH與膽固醇上的-OH通過偶聯(lián)劑DCC和催化劑DMAP的

10、作用進(jìn)行酯化反應(yīng)，然后將剩余未反應(yīng)的-COOH堿化成 -COO-Na+，從而合成出兩親性的海藻酸鈉衍生物（Alg-Chol），其反應(yīng)過程如圖2-4所示。圖 2-4、 膽固醇/海藻鈉衍生物的合成路線圖 2-5、 兩親性含膽固醇基海藻酸鈉衍生物的結(jié)構(gòu)示意圖圖 2-6、FTIR 譜圖：（a）Alg-Chol,（b）海藻酸鈉, (c)膽固醇通過FT-IR光譜法對Alg-Chol的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，如圖2-6所示，Alg-Chol的FT-IR譜圖的各個峰的歸屬如表2-3所示。與海藻酸鈉和膽固醇的紅外光譜譜圖相比，Alg-Chol在1733cm-1處的吸收峰表明Alg-Chol中存在著酯鍵，該峰為酯基中的C=O伸縮振動峰，由此可以推出海藻酸鈉上的-COOH與膽固醇上的-OH發(fā)生了酯化反應(yīng)。圖 2-7、1H-NMR譜圖：(a) Alg-Chol (溶劑：D2O)，(b)海藻酸鈉(溶劑：DMSO)，(c)膽固醇(溶劑：CDCl3)Alg-Chol、海藻酸和膽固醇的1H-NMR波譜如圖2-7。在Alg-Chol和海藻酸鈉原料的1H-NMR中，化學(xué)位移在3.5-6.0ppm之間的信號峰是海藻酸鈉主鏈上葡萄糖單元環(huán)上的質(zhì)子核磁共振峰。膽固醇上的質(zhì)子產(chǎn)生的共振信號分布在0