壳聚糖的介绍课程讲解课件.ppt

壳聚糖壳聚糖壳聚糖壳聚糖（（（（chitosanchitosan））））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制备方法方法Ⅴ应用应用Page  31.定定义、来源、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.定定义、来源、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, 1567-1636Page  51.定定义、来源、来源节节肢肢动动物的外骨骼物的外骨骼软软体体动动物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其他无脊椎动动物物真菌、霉菌、酵母真菌、霉菌、酵母的细胞壁的细胞壁Page  62.结构特征构特征123456463215β(1→4)linked N-acetyl-D-glucos-2-amine unitsβ(1→4)linked D-glucos-2-amine unitsDegree of DeAcetylation > 60%β(1→4)linked D-glucos unitsPage  72.结构特征构特征研究证实，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 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.理化性理化性质主要物理性质1不能完全溶解于水和碱溶液中，但可溶于稀酸(pH<6)，游离氨基质子化促进溶解。

溶于稀酸呈黏稠状，在稀酸中壳聚糖的B一1，4糖苷键会慢慢水解，生成低相对分子质量的壳聚糖 2壳聚糖在溶液中是带正电荷多聚电解质，具有很强的吸附性3壳聚糖的溶解性与脱乙酰度、相对分子质量、黏度有关，脱乙酰度越高，相对分子质量越小，越易溶于水4壳聚糖具有很好的吸附性、成膜性、通透性、成纤性、吸湿性和保湿性脱乙酰度（ deacetylation degree， DD）和相对分子质量（ molecular weight， MW ）为最重要结构参数Page  93.理化性理化性质壳聚糖生物学性能与壳聚糖生物学性能与结构表征的关系构表征的关系生物学性能生物学性能（（Biological properties）DDWM作用（作用（Fuction））生物降解性生物降解性DDWM降解速率与降解速率与 DD 成负相关，成负相关， 与与 MW 成正相关成正相关生物相容性生物相容性DD----DD > 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， 抑制细胞活性和迁抑制细胞活性和迁移行为移行为 ；； 低低 MW 的壳聚糖更易与细胞相互作用。

其降解产生的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键因素随着的数量是决定其抑菌活性的关键因素随着 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， 渗透能力增强渗透能力增强 ；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胞的暴露量以及壳聚糖向细胞的渗透能力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 Reconstructive Surgery, October 2010, Vol. 24, No.10Page  103.理化性理化性质Page  113.理化性理化性质主要化学反应主要化学反应主要化学反应酰酰化反化反应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羧基化反基化反应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烷烷基化反基化反应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醚化反化反应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酯化反化反应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[22][22]用含氧无机酸作酯化剂，使甲壳素或壳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碱反碱反应应 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, 2001Page  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、眼睛的玻璃肿瘤抑制、治疗烧伤、人造皮肤、眼睛的玻璃体、隐形眼镜、药物控制释放体、隐形眼镜、药物控制释放Goosen M. in Applications of Chitinand Chitosan. Technomic Publishing Inc, PA. 1997Page  155.应用应用Chitosan soap, lotion, ··.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 。