【摘要】：目前,海洋作為人類發(fā)展的資源寶庫(kù)已引起人們的廣泛關(guān)注。甲殼素是海洋中最豐富的生物質(zhì)資源,也是自然界僅次于纖維素的天然高分子,其脫乙酰產(chǎn)物殼聚糖(CS)不僅易于物理和化學(xué)修飾,可被加工成各種形式,而且具有優(yōu)異的生物相容性、生物可降解性、抗菌性、組織粘附性等生物活性。衍生化反應(yīng)常用來(lái)改善CS的性質(zhì),賦予其新的結(jié)構(gòu)和功能。本工作擬以CS為原料,通過(guò)堿/尿素體系在溫和條件下均相合成羥丁基殼聚糖(HBCS),對(duì)產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)、溶液性質(zhì)和生物活性進(jìn)行研究,并探討其作為傷口敷料的應(yīng)用。本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新包括以下兩點(diǎn):1)首次在堿/尿素體系中均相合成了一系列取代度(DS)的HBCS,闡明了其分子結(jié)構(gòu)和溶液-沉淀行為;2)對(duì)HBCS的生物活性進(jìn)行了系統(tǒng)研究,證明其作為敷料在促進(jìn)傷口愈合中的應(yīng)用。本文的主要內(nèi)容和結(jié)論包括以下兩個(gè)部分;首次在KOH/LiOH/尿素水溶液中均相合成了DS為0.38~1.54的水溶性HBCS。結(jié)構(gòu)分析表明,CS的C2位氨基和C3和C6位羥基均參與了醚化反應(yīng),并且取代主要發(fā)生在C6位羥基上。DS高于1.25的HBCS試樣的水溶液具有獨(dú)特的溫敏性,當(dāng)加熱到臨界溫度以上時(shí)會(huì)發(fā)生溶液-沉淀行為,而異相體系合成的HBCS則發(fā)生可逆的溶液-凝膠化轉(zhuǎn)變。體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)表明HBCS無(wú)細(xì)胞毒性,甚至可以促進(jìn)正常細(xì)胞的增殖�？咕鷮�(shí)驗(yàn)表明HBCS具有一定的抗菌活性,其抑菌能力隨DS升高而降低�？寡趸瘜�(shí)驗(yàn)表明HBCS試樣均具有一定的抗氧化性。以高分子量CS為原料,均相合成了DS為0.41~1.38的HBCS試樣。研究表明,羥丁基的引入使得HBCS在水中自組裝形成納米膠束,且粒徑隨DS增大而減小。通過(guò)真空冷凍干燥制備得到三維多孔的HBCS海綿。體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)表明HBCS可以誘導(dǎo)NHDF細(xì)胞的增殖,而抗菌性實(shí)驗(yàn)證明HBCS具有一定的抗菌能力。溶血和凝血實(shí)驗(yàn)證明DS較高的HBCS海綿表現(xiàn)出比其他海綿更好的血液相容性和低BCI值。大鼠的體內(nèi)傷口愈合實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,具有較高DS的HBCS海綿在促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖的同時(shí)減少了傷口感染,能顯著縮短傷口愈合的時(shí)間,在臨床應(yīng)用上具有巨大潛力。上述研究表明堿/尿素體系可作為一種穩(wěn)定的CS的溶劑和均相反應(yīng)介質(zhì)制備HBCS,為殼聚糖衍生物的合成提供了新的方法。同時(shí),論文闡明了HBCS的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與功能的相互關(guān)系,為新型CS功能材料的構(gòu)建及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù),具有學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用前景。
【圖文】：

333 2D1H-1H chemical shift correlation spectrum (COSY) of HBC.4 示出 HBCS 試樣溶解于 20％DC1/D2O 中測(cè)得的1H NMR 譜出從 HBCS-1 到 HBCS-5 以及 HBCS-6 到 HBCS-10，-CH2-和，H1峰也逐漸分裂成兩個(gè)峰。參照之前的文獻(xiàn)，可以通過(guò)下式：DS = (Ⅱ / 3) / Ⅰ

羥丁基殼聚糖的均相合成、性質(zhì)及其在傷口愈合方面的應(yīng)用了羥丁基，其13CNMR 譜圖在 9.1、25.5、71.3 和 71.6ppm 出現(xiàn)新的信號(hào)峰，分別對(duì)應(yīng)于 C10、C9、C7 和 C8[7]。此外，62.6~53.1ppm 分別表示 C6'、C6、C2 和C2'的化學(xué)位移[10,40,41]。隨著 DS 的增加，對(duì)應(yīng)于 C7、C8、C9 和 C10 的峰的強(qiáng)度增加，而 C2 和 C6 的化學(xué)位移減弱并裂分成多個(gè)峰。上述結(jié)果表明 CS 中 C2 處的氨基和 C3 和 C6 處的羥基均參與了醚化反應(yīng)，并且取代主要發(fā)生在 C6 的羥基，因?yàn)樵撐稽c(diǎn)具有相對(duì)較低的空間位阻和較高的反應(yīng)活性[13,17,42]。圖 2.5b 示出異相合成 HBCS 試樣的13C NMR 譜圖，所有分峰也與圖 2.6 基本一致，，證明均相與異相反應(yīng)合成的產(chǎn)物的取代情況大致相同。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O636.1;R318.08

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本文編號(hào)：2601816