[發明專利]一種三甲銨基羥丙基甲殼素、中間體及其研制方法

有效

• 申請號: 201310711588.7
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN104017106A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 鐘婧;戴利成
• 申請（專利權）人: 湖州市中心醫院
• 主分類號: C08B37/08
• 分類號: C08B37/08
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及一種改進的甲殼素及其研制方法，具體涉及一種三甲銨基羥丙基甲殼素及其研制方法。

背景技術

甲殼素是一種天然的高分子多糖，為不多見的無生物毒性的堿性多糖，具有優良的生物相容性和生物可降解性，無免疫原性。但是由于甲殼素既不溶于酸堿也不溶于水因而不能被很好地利用，然而它的脫乙酰產物—殼聚糖卻利用它結構中的游離氨基在酸性條件下帶正電荷的特性，能與DNA形成聚電解質復合物，具有保護DNA免遭DNase酶降解的能力和基因表達水平高等優點，并可通過控制復合物粒徑和表面性質控制其生理行為。此外，還可根據實際需要對殼聚糖進行修飾，增加其靶向性，提高基因轉染效率。帶正電的復合物與帶負電的細胞可發生較強的靜電作用而提高細胞對DNA的攝取率。這些特性使殼聚糖成為最具潛力、安全而有效的非病毒性基因載體。甲殼素和殼聚糖的基本結構雖然是類似的，但是甲殼素經加工生產成為殼聚糖的過程卻十分復雜，主要包括脫鈣、脫蛋白、脫乙酰基三個步驟，在這個過程中需要消耗大量的鹽酸和燒堿等資源，并且在一定程度上會對環境造成極大的污染。因此，本實驗試圖直接對甲殼素進行改性，這樣既可以避免對資源的大量消耗以減少環境污染，又可以達到其作為基因遞送載體的目的，可謂是一舉兩得。

基于以上考慮，本發明擬設計合成一種新的甲殼素衍生物，主要是利用甲殼素骨架上的含羥基側鏈與環氧溴丙烷反應形成環氧丙醚化甲殼素中間體，這個中間體的環氧基可以很容易和三甲胺發生親核取代反應，使環氧基開環成為我們的目標高分子—三甲銨基羥丙基甲殼素。這種新的甲殼素衍生物載體具有比殼聚糖更高的正電荷密度和更好的生物相容性，從而可以預見它的轉染效率將會得到顯著的提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種一種三甲銨基羥丙基甲殼素的研制方法，通過環氧溴丙烷在甲殼素的6-O上引入環氧側鏈，進而用三甲胺開環，實現甲殼素的改性，本發明的三甲銨基羥丙基甲殼素可以提高甲殼素衍生物的溶解度，作為一種甲殼素衍生物，屬于生物可降解材料，在體內不會造成累積，因此生物安全性非常好。

本發明的解決上述技術問題的方案是：提供一種改性甲殼素，其特征在于該改性甲殼素為三甲銨基羥丙基甲殼素，結構式為

進一步的，所述的改性甲殼素的合成方法具體為：步驟（1）通過環氧溴丙烷在甲殼素的6-O上引入環氧側鏈；步驟（2），用三甲胺開環，實現甲殼素的改性，得到三甲銨基羥丙基甲殼素。

進一步的，所述的改性甲殼素的合成方法，其特征在于，所述步驟（1）中按照如下反應式反應得到產物1，步驟（2）按照如下反應式反應得到產物2，即三甲銨基羥丙基甲殼素

。

進一步的，所述的改性甲殼素的合成方法，其特征在于，步驟（1）中反應條件為堿性溶液中加入甲殼素后加入四氫呋喃攪拌，再在四丁基溴化銨存在下加入環氧溴丙烷而得中間體1。

進一步的，所述的改性甲殼素的合成方法，其特征在于，步驟（2）中反應條件為將步驟（1）所得的中間體1加入三甲胺水溶液冰浴攪拌得到產物2，即三甲銨基羥丙基甲殼素。

本發明還提供了一種制備三甲銨基羥丙基甲殼素過程中得到的三甲銨基羥丙基甲殼素的環氧丙醚化中間體1，結構式為

附圖說明

圖1為三甲銨基羥丙基甲殼素的核磁共振氫譜（D₂O作溶劑）；

圖2為甲殼素與三甲銨基羥丙基甲殼素的紅外光譜（KBr壓片法）。

具體實施方式

下面結合實施例進一步描述本發明。

一、具體合成步驟

稱取5.0gNaOH于錐形瓶中，加水5.0g溶解。冷卻后加入甲殼素（chitin）500mg，用磁力攪拌器強力攪拌2h，停止攪拌放入冰箱冷凍過夜。第2日將錐形瓶從冰箱中取出融化，向體系中加入四氫呋喃(THF)2ml，攪拌。1h后加入2ml水，繼續攪拌。接著加入四丁基溴化銨（TBAB）500mg攪拌半小時后加環氧溴丙烷4mL冰浴攪拌反應4天。

將上述反應液旋蒸出去多余的THF和環氧溴丙烷，用稀HCl調節pH至pH=8，旋蒸出去多余的水后，裝入透析袋，一天換一次水，4天后取出將透析袋內液體進行凍干。所得1中間體423mg。

取1中間體100mg，加入20mL三甲胺(30%)水溶液，冰浴攪拌0.5h,升至室溫反應24h。旋蒸出去多余的三甲胺，過濾，將濾液裝入透析袋，每天換一次水透析4天。將透析后的溶液取出凍干。得2產物三甲銨基羥丙基甲殼素80mg。

二、樣品表征