海藻酸钠研究进展.docx

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海藻酸钠研究进展

海藻酸钠研究进展

海藻酸钠及其衍生物

海藻酸钠（SodiumAlginate）,也叫褐藻酸钠、褐藻胶，是从褐藻中提取出来的一类多糖，它是褐藻的细胞膜组成成分，在海带中含量最为丰富，高达30%-40%。

通过干燥粉碎经水洗干净的海带，用1.5%的Na2CO3溶液浸泡、过滤，往滤液加入盐酸调pH<3，使海藻酸沉淀析出，再用1.5%的Na2CO3溶液将海藻酸转化成为海藻酸钠，最后用乙醇溶液沉淀出海藻酸钠产品[7,8]。

海藻酸钠便宜易得，用途十分广泛，用作纺织品上的浆剂和印花浆，同时作为增稠剂、稳定剂、乳化剂大量应用于食品工业中。

也应用于生物技术，包括细胞封装、蛋白质运载和组织工程等。

此外，由于海藻酸钠具有良好的生物相容性和生物降解性[9]，其在生物医药行业也得到了重视。

另外，海藻酸钠具有生物黏着性，因此可用作药用生物黏附材料。

海藻酸钠为白色或淡黄色的粉末，几乎无臭，无味，有吸湿性，不溶于乙醇、乙醚或酸（pH<3），溶于水形成粘稠状液体，1%水溶液pH值为6-8。

海藻酸钠是由α–L-古洛糖醛酸钠（a-L-guluronate，简称G）和β-D-甘露糖醛酸钠（β-D-mannuronate，简称M）1、4连接的长链线性多糖[10]，分子式为（C6H7O6Na）n，M和G以及海藻酸钠的结构式如图1-2所示。

其化学组成及M和G的序列取决于样品提取的来源。

图1-3、两亲性多糖衍生物的结构示意图

两亲性接枝共聚物胶束通常同时具有亲水链段和疏水链段，聚合物的疏水链段在水中通过疏水相互作用构成胶束的内核，而亲水链段则在胶束内核的周围构成胶束的外壳，其自聚集过程如图1-4[19]所示。

图1-4、两亲性多糖衍生物的自聚集过程

胆固醇基接枝的海藻酸钠衍生物（Alg-Chol）的合成

以干燥的海藻酸作为改性原料，由于二甲基亚砜吸水性强，改性前先用氢化钙干燥DMSO一星期以上。

量取约90mL的DMSO置于500mL的圆底烧瓶中，以纸槽作为辅助缓慢加入3.0g海藻酸于50℃下搅拌溶解过夜。

随后降温至室温，为了制备不同取代度的海藻酸钠衍生物，胆固醇的用量按质量比M（Alg）:

M（Chol）=1:

2、1:

1和2:

1称取。

将称量好的胆固醇溶于10mL的三氯甲烷，缓慢地滴加到上述海藻酸溶解液中搅拌均匀。

另分别称取0.96gDCC和0.28gDMAP溶于15mLDMSO中，再滴加到上述混合液中，于室温搅拌反应24h。

反应结束后移出，加4倍体积无水乙醇沉淀，离心分离，除去上清液，真空干燥沉淀物。

最后将此干燥后的黄色粉末溶解在50mL的蒸馏水中，用质量分数为4%的碳酸氢钠溶液调pH=7.0，静置3h之后离心分离不溶物。

在旋蒸仪上浓缩上清液至15mL，装入截留分子量为1400的透析袋中透析5天后移出，加4倍体积无水乙醇沉淀、离心、干燥，即得胆固醇基接枝的海藻酸钠衍生物（CSAD）。

Alg-Chol的化学结构分析

1、红外光谱分析（FT-IR）：

KBr压片法制样，扫描次数为32次，分辨率为4cm-1。

2、核磁共振分析（1H-NMR）：

Chit-DC样品以D2O为溶剂，DC样品以DMSO为溶剂，胆固醇以CDCl3为溶剂，Alg-Chol样品以D2O为溶剂，样品浓度均为5mg/ml，通过压水峰处理，常温下测定。

通过1H-NMR的积分计算脱氧胆酸基团的取代度。

Alg-Chol的胶束化行为表征

1、实验方法及实验条件：

荧光光谱法测定临界胶束浓度（CAC）

实验条件：

激发光谱：

波长为330nm，狭缝为2.5nm。

发射光谱：

波长范围为350-500nm，狭缝为2.5nm。

2、溶液的配制：

（1）分别配制浓度为2mg/mL的Chit-DC母液和Alg-Chol母液。

（2）准确称取10mg的芘，用5mL甲醇溶解，转移至50mL容量瓶定容，得到浓度为1.0×10-3mol/L的芘/甲醇溶液。

用微量注射器移取5μL芘/甲醇溶液加入到一系列5ml容量瓶中，通N2将甲醇吹干。

将上述两种纳米胶束母液按一定体积分别移入含有固体芘的5ml容量瓶中，用PBS（pH6.2）的缓冲溶液定容。

得到一系列含芘探针的Alg-Chol胶束溶液，它们的浓度分别为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）将上述胶束溶液置于45℃水浴中静置24h，整个过程中间断超声处理4-5次，每次2-3min。

3、芘荧光发射光谱的测定：

读取λ1＝372nm和λ3＝383nm处的峰强度值I1和I3。

并计算I1/I3。

Alg-Chol的化学合成与结构分析

本工作利用海藻酸上的-COOH与胆固醇上的-OH通过偶联剂DCC和催化剂DMAP的作用进行酯化反应，然后将剩余未反应的-COOH碱化成-COO-Na+，从而合成出两亲性的海藻酸钠衍生物（Alg-Chol），其反应过程如图2-4所示。

图2-4、胆固醇/海藻钠衍生物的合成路线

图2-5、两亲性含胆固醇基海藻酸钠衍生物的结构示意图

图2-6、FTIR谱图：

（a）Alg-Chol,（b）海藻酸钠,（c）胆固醇

通过FT-IR光谱法对Alg-Chol的化学结构进行了分析，如图2-6所示，Alg-Chol的FT-IR谱图的各个峰的归属如表2-3所示。

与海藻酸钠和胆固醇的红外光谱谱图相比，Alg-Chol在1733cm-1处的吸收峰表明Alg-Chol中存在着酯键，该峰为酯基中的C=O伸缩振动峰，由此可以推出海藻酸钠上的-COOH与胆固醇上的-OH发生了酯化反应。

图2-7、1H-NMR谱图：

（a）Alg-Chol（溶剂：

D2O），（b）海藻酸钠（溶剂：

DMSO），（c）胆固醇（溶剂：

CDCl3）

Alg-Chol、海藻酸和胆固醇的1H-NMR波谱如图2-7。

在Alg-Chol和海藻酸钠原料的1H-NMR中，化学位移在3.5-6.0ppm之间的信号峰是海藻酸钠主链上葡萄糖单元环上的质子核磁共振峰。

胆固醇上的质子产生的共振信号分布在0.6-2.4ppm之间，从图中可明显看到，Alg-Chol与原料海藻酸的1H-NMR相比，在Alg-Chol的1H-NMR中出现了化学位移为1.0-2.5ppm的宽峰,其中约δ1.677ppm和δ2.202ppm两个宽峰分别为胆固醇上-CH3质子的共振峰。

因此1H-NMR结果进一步证实海藻酸钠上的-COOH与胆固醇上的-OH发生了酯化反应。