[发明专利]一种抗菌功能化壳聚糖衍生物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及壳聚糖制备领域，具体涉及一种抗菌功能化壳聚糖衍生物的制备方法。

背景技术

壳聚糖(β-(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖)是一种具有良好的生物相容性和生物可降解性的天然碱性多糖，由地球上储量仅次于纤维素的天然有机化合物甲壳素脱乙酰后得到。壳聚糖因其特殊的理化性质和生物学特性而具有降低血糖、调节脂质代谢、抑制微生物生长、吸湿保湿等诸多优良功能，被称为第六生命要素，在医药、食品、化工及环保等领域具有广阔的应用前景。尤其是作为抗菌大分子，由于其生物相容性好、毒性低、可降解等特点成为近年来绿色天然抗菌剂开发的研究热点之一。但由于抗菌活性基团氨基的活性较低，并且由于壳聚糖分子间存在较强的氢键作用导致的难溶和抗菌活性低等问题，极大地限制了壳聚糖作为抗菌材料的推广和应用。

壳聚糖分子结构中含有的羟基、氨基等官能团是引入其它功能基团得到功能化壳聚糖衍生物的关键活性位点。通过控制与羟基或氨基的反应条件，可对壳聚糖进行如酰基化、羧基化、醚化、烷基化、酯化、水解等功能化反应[J.Adv.Drug.Deliv.Rev.,2001,50,591.]，从而改变其物理化学性能，赋予壳聚糖更多的特定功能，以适应更多领域的需要，进一步拓宽壳聚糖的应用范围。

胍基是目前自然界发现的正电性最强的生物活性有机碱，其在生理pH介质中能够质子化，在中性、酸性和碱性条件下均能形成带正电的基团。胍基基团具有抗炎症、降压降血脂、抗病毒、抗肿瘤等生物活性，同时具有强碱性、强稳定性、较好的生物活性和抗菌性能。胍基化合物在天然产物中产量丰富，正电性、碱性以及溶解性均较强，在医药、农业、建筑、服装、化工等领域均有广泛应用。壳聚糖上的氨基具有较高的反应活性，因此通过氨基对壳聚糖进行胍基化改性赋予其与胍类化合物类似的性能，进而提高壳聚糖的抑菌抗菌性能，在这方面的研究国内外已有诸多报道(Hu Y.,et.al.,Carbohyd.Polym.,2007,67,66；BioresourTechnol，2010，101，5693；Zhai X.,et.al.,J.Appl.Polym.Sci.,2011,121,3569.)。Xiao等人在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)存在的条件下，使精氨酸与壳聚糖在2-(N-吗啉代)乙烷磺酸(MES)缓冲液中常温反应，得到了精氨酸改性的胍基功能化壳聚糖衍生物(Xiao B.,et.al.,Carbo hyd.Polym.,2011,83,144.)。然而，由于精氨酸中α氨基的存在，同样可以和羧基活化后的氨基酸发生反应，使得精氨酸自聚严重从而导致精氨酸改性所得的胍基功能化壳聚糖衍生物侧链取代度低，并没有充分改善壳聚糖的水溶性以及抑菌性能，这在很大程度上影响了其作为绿色天然抑菌剂的应用。而作为肌酸前体物的胍基乙酸，是甘氨酸的胍基衍生物，常被用作饲料添加剂、有机合成中间体，因为其分子中不含活性氨基，所含羧基具有一定的化学活性，在保证与壳聚糖分子上的氨基反应的同时，又不会产生自聚，适合用于壳聚糖的抗菌功能化改性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗菌功能化壳聚糖衍生物的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种抗菌功能化壳聚糖衍生物的制备方法，壳聚糖与胍基乙酸进行酰胺化反应，得到抗菌功能化的壳聚糖衍生物。

优选地，包括以下步骤：

1)将壳聚糖溶解在稀酸溶液中，得到壳聚糖稀酸水溶液；

2)胍基乙酸进行羧基活化；

3)将活化后的胍基乙酸混合液与壳聚糖稀酸水溶液混合，搅拌反应；

4)向反应液中加入盐酸羟胺终止反应；

5)反应液过滤后在去离子水中透析，透析完成后进行冷冻干燥处理，即得抗菌功能化壳聚糖衍生物。

优选地，步骤1)中所述的壳聚糖数均分子量为10²-10⁷，脱乙酰度为50-99％。

优选地，步骤1)中所述的稀酸为盐酸或乙酸，酸的浓度为0.1-0.5M，壳聚糖溶液质量百分比为0.1％-50％。

优选地，步骤2)中胍基乙酸进行羧基活化的具体条件为：

胍基乙酸在N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)存在的条件下，在2-(N-吗啉代)乙烷磺酸(MES)缓冲液中进行活化；