[发明专利]球形几丁质纳米颗粒及其制备方法

说明书

本公开涉及：平均直径为约18‑20nm或更小的羧基化球形结晶几丁质纳米颗粒(SChNP)；以及由几丁质材料制备所述纳米颗粒的方法，所述方法包括将几丁质材料与Oxone单过硫酸盐试剂(式(II))接触。(KHSO₅·0.5KHSO₄·0.5K₂SO₄)(II)。

技术领域

本公开涉及基本上球形的结晶几丁质纳米颗粒(SChNP)，以及由几丁质材料制备所述纳米颗粒的方法。

背景技术

几丁质是第二重要的天然聚合物。它是许多节肢动物(例如昆虫、蜘蛛和甲壳纲动物)的外骨骼或外部骨架的主要成分。几丁质的每年全球产量约为10¹⁰-10¹²吨，甲壳纲动物壳由于其高含量和可用性是最重要的几丁质来源。这种天然聚合物具有由2-乙酰胺基-2-脱氧-D-吡喃葡萄糖(N-乙酰基-D-葡萄糖胺)单元组成的线性结构，所述单元通过β-(1→4)键连接(式1)。

式1是几丁质的示意性表示，其中，n表示300至700个单元的聚合度(DP)。几丁质材料的DP根据来源、制备方法和处理而改变。

几丁质的结构包括在C2位的乙酰胺基。该乙酰胺基团实现了相邻聚合物之间增加的氢键(分子内氢键和分子间氢键)并提供增加的强度。乙酰化度是几丁质的最重要特征之一，取决于用于制备几丁质的原料和方法。

几丁质有三种不同的类别：α-几丁质、β-几丁质和γ-几丁质。虽然α-几丁质和β-几丁质呈现结晶结构，但α-几丁质由N-乙酰基-D-葡萄糖胺的反平行链组成，实现强分子间键合。以这种排列，α(alpha)形式允许密堆积成几丁质微纤维，其由约20条几丁质单链组成。相比之下，β(beta)-几丁质含有以平行方式排列的链，导致较弱的分子间相互作用。γ(gamma)-几丁质是α-几丁质和β-几丁质之间的混合体，其具有与反平行单链交替的两条平行链。α-几丁质、β-几丁质和γ-几丁质的平均分子量分别为约701kDa、612kDa和524kDa。

几丁质聚合物形成直径约3nm且长度大于0.5的微纤维(也称为棒或微晶)。通过胺和羰基之间形成的氢键稳定整体结构。几丁质微纤维在包含平行组合的10条以上单微纤维的束中常常结合(Peters,W.等.Entomol.Gen.(1979)5,241-254)；Lehane,M.J.Annu.Rev.Entomol.(1997)42,525-550)。α形式的几丁质分子的反平行排列允许密堆积成几丁质微纤维，该微纤维由约20条几丁质单链组成，其通过分子内和分子间形成的大量氢键而稳定。由于分子内和分子间氢键，几丁质可以形成非常密堆积的微晶，以防止化学品和甚至水的渗透。

迄今为止，几丁质已经在农业、工业和医药中用于各种应用。特别是，几丁质将成为生物成像、食品、药学、化妆品、生物传感、治疗诊断学和其他生物应用的优秀平台。

已经报道了制备纳米级几丁质衍生物的方法。

从虾壳中分离出的水不溶性α-几丁质可以进行酸水解和机械破碎的大量处理，以产生棒状的纳米晶体(参见Goodrich,J.D.,等.Biomacromolecules(2007)8(1),252–257)。

几丁质也可以在pH 10用TEMPO/NaBr/NaClO处理，然后机械分解，以产生几丁质纳米晶体的稳定的胶体水悬浮液(参见Fan,Y.等.Biomacromolecules(2008)9,192-198)。该过程产生宽度为6±2nm且长度为250±110nm的针叶形状的几丁质纳米晶体(参见Zhou J.等.Bioconjugate Chem.(2014)25,640-643)。

WO 2015/070346 A1描述了制备直径为3-10nm且长度小于100nm的棒状几丁质纳米晶体的方法。这种几丁质纳米晶体也具有表面羧基。

发明内容