羧甲基壳聚糖硫酸酯的制备与表征 氧化魔芋葡甘聚糖水凝胶外文翻译资料

 2021-12-25 16:56:08

英语原文共 8 页

羧甲基壳聚糖硫酸酯的制备与表征 氧化魔芋葡甘聚糖水凝胶

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国际生物大分子杂志

journal homepage: http:/ /www. elsevi er. com/ locate/ ijbiomac

Pengfeng Luo a, Ming Nie b, Huigao Wen a, Wenyan Xu a, Lihong Fan a,⁎, Qihua Cao c,⁎

a武汉理工大学化学化工与生命科学学院，武汉430070

b武汉大学口腔医学院，武汉430049，湖北省武汉市430049

c武汉大学资源与环境科学学院，湖北省武汉市430049

a r t i c l e i n f o

Article history:

Received 11 December 2017

Received in revised form 6 January 2018

Accepted 15 January 2018

Available online 29 March 2018

关键词：

羧甲基壳聚糖硫酸盐氧化魔芋葡甘聚糖水凝胶

摘要

水凝胶伤口敷料是一种新型的生物材料，其性能优于传统和生物敷料。它已被广泛研究，并且在生物医学领域的应用是常见的。在这项研究中，我们开发了一种简单无毒的制备新型复合水凝胶的方法，该方法是通过氧化魔芋葡甘聚糖（OKGM）的醛与羧甲基壳聚糖硫酸盐（CMSS）的氨基之间的席夫碱反应形成的。通过变换红外光谱（FT-IR）表征该复合水凝胶的化学结构。通过扫描电子显微镜（SEM）分析水凝胶的微观形态。同时，还研究了复合水凝胶的性能，包括胶凝时间，溶胀能力，水蒸发速率，溶血潜力和生物相容性。从这些研究中获得的结果表明，该复合水凝胶具有凝胶时间短，溶胀能力强，水蒸发速率适宜，血液相容性好，生物相容性好等一系列特性。考虑到这些优异的性能，这种复合水凝胶可用作伤口敷料来治疗受伤的皮肤。

copy;2018 Elsevier BV出版

  1. 介绍

皮肤是人体最大的器官，是保护内脏器官免受外界环境侵害和防止水分流失的重要天然屏障。1,2].皮肤创伤是化学或身体伤害的结果，破坏了皮肤组织的正常生理功能和解剖结构[3].此外，在伤口时，重要的是尽可能快地恢复皮肤屏障功能。这是通过伤口愈合的复杂过程实现的，其涉及止血，炎症，增殖和组织重塑，最终导致瘢痕的形成[4].临床上，泡沫，纱布，水凝胶，纤维，海藻酸盐敷料和医用薄膜等通常用于治疗伤口[5–7].在这些敷料中，水凝胶敷料可以创造一个湿润的伤口愈合环境，吸收额外的分泌物，允许气体交换，并且容易去除而不损伤伤口[7–10].更重要的是，水凝胶在结构上类似于天然细胞外基质（ECM），它们是3D网络结构，可以有益于细胞粘附，增殖，细胞因子的运输，营养和代谢废物[11,12].因此，水凝胶是一种优良的伤口敷料。

⁎ Corresponding authors.

E-mail addresses: lihongfan2000@163.com (L. Fan), caoqh@whu.edu.cn (Q. Cao).壳聚糖（CS）是一种天然阳离子多糖，具有生物相容性，生物降解性，无毒性，抗菌活性和抗氧化活性。CS具有广泛的发展和应用前景，在化学，生物和医学领域，因为这些优势[13–15].然而，它在水中的溶解性差，是一个很大程度上限制其应用的障碍[16].因此，为了扩大应用范围，增加壳聚糖的水溶性将是一个前提条件[17,18].羧甲基化壳聚糖（CMCS）是一种重要的壳聚糖衍生物，具有优良的CS性能，同时具有良好的水溶性，良好的纤维，薄膜和水凝胶形成能力，具有较好的生物活性，药用价值[19–23].由于这些原因，CMCS在工业，农业，生物化学，医药和健康等许多领域发现了更为重要和广泛的应用[24,25].特别是，它可以促进皮肤角质形成细胞和皮肤成纤维细胞的生长，成为良好的伤口敷料材料[26].当硫酸基团被引入CMCS时，CMCS的分子结构将类似于肝素，肝素具有多种功能，可以促进伤口愈合和结合多种生长因子的能力[27–29].更重要的是，CMSS还保留了CMCS的优良特性。出于这个原因，CMSS为其生物医学应用提供了潜在的替代方案[26].

KGM由beta;-1,4-连接的D-甘露糖和D-葡萄糖组成，是一种

天然多糖具有多种生理功能，

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.01.101 0141-8130 /copy;2018 Published by Elsevier B.V

价格便宜，安全，无毒，生物相容，可生物降解，广泛使用[30,31].因此，目前，KGM及其衍生物已被广泛研究并应用于食品和生物医学领域[32,33].KGM可被高碘酸钠氧化，产生OKGM。通过氧化反应，KGM分子链中顺式二醇基团的碳 - 碳键被裂解并产生活性醛官能团[1,34].因此，OKGM可用作生物交联剂，不仅可以代替常用的甲醛，乙二醛，戊二醛等有毒化学交联剂来制备水凝胶，而且有助于拓宽KGM的应用范围[35].

在这项研究中，我们通过Schiff碱反应合并了两种生物有机聚合物。首先，我们将N（SO3Na）3 作为新的硫酸化试剂代替传统的有机硫酸化试剂，在水溶液中制备CMSS。然后，我们用OKGM作为新的交联剂制备了这种新型复合水凝胶，取代了传统的有毒交联剂。研究了所得水凝胶的物理性质，如胶凝时间，溶胀能力，水蒸发速率。还通过溶血试验在体外评价水凝胶的血液相容性。此外，通过甲基噻唑基四唑（MTT）测定评估水凝胶的生物相容性。

  1. 实验部分
    1. 物料

KGM（葡甘露聚糖的含量高于85％）购自Konson konjac Corp.（中国湖北武汉）。CS（脱乙酰度= 92％，Mw = 5.2times;105）购自浙江玉环海洋生物化学有限公司。（中国）。新鲜抗凝小鼠血液购自武汉市第三医院。本文中使用的一氯乙酸，氢氧化钠，高碘酸钠，乙二醇，亚硫酸氢钠，亚硝酸钠和其他试剂均为分析纯，无需进一步纯化。他们是从国药集团化学试剂公司购买的。

    1. CMSS的制备

CMCS是根据我们实验室常用的方法制备的[36].称量10.0g氢氧化钠并配制成50％水溶液。向其中加入10.0g CS并使其在该溶液中充分混合，然后将混合物在冰箱中冷冻24小时。将碱化的CS转移到三颈烧瓶中，加入200mL异丙醇，并将混合物机械搅拌一段时间直至CS充分分散。然后，分两批加入15.0g一氯乙酸，并在60℃下机械搅拌5小时。反应后，过滤混合物，用无水乙醇洗涤，得到粗产物。将混合物溶解在去离子水中并透析72小时。通过旋转蒸发浓缩透析的样品以获得CMCS。初始产品在恒温和干燥条件下储存以供进一步使用。

分别含有一定量的亚硫酸氢钠和钠

将白色溶解在适当的蒸馏水中。将NaHSO3 溶液转移到配备有冷凝管的三颈烧瓶中。打开冷凝水，将体系温度控制在90℃。然后使用恒压漏斗将NaNO2 溶液缓慢滴入该三颈烧瓶中并机械搅拌1.5小时。之后，获得酯化剂N（SO3Na）3 [37].

将酯化剂调节至pH9.0，然后将酯化溶液转移至三颈烧瓶中，然后加入

将10.0g CMCS在40℃下机械搅拌20小时。反应完成后，将混合物用无水乙醇和少量蒸馏水洗涤，通过抽滤得到粗产物。然后将粗产物溶于去离子水中

并透析72小时。通过旋转蒸发浓缩透析的样品并干燥以获得CMSS。反应如图所示方案1.

    1. OKGM的准备

OKGM的制备在文献中有描述[1].将5.0g魔芋加入到500mL蒸馏水中并搅拌成均匀的水分散体。然后加入一定量的NaIO4 粉末并将温度控制在30℃。在黑暗环境中反应12小时后，加入适量的乙二醇以继续反应2小时以除去未反应的氧化剂。反应后，将产物在蒸馏水中透析72小时，并通过离心收集上清液。将上清液储存在恒温和干燥条件下。反应如图所示方案2.

    1. 制备CMSS / OKGM水凝胶

将一定量的CMSS和OKGM加入蒸馏水中，在室温下连续磁力搅拌直至溶解至最终浓度为6％wt。将体积为2,4,6,8和10mL的OKGM溶液加入到CMSS溶液中，其体积保持在10mL。将混合物静置一段时间以得到CMSS / OKGM水凝胶。根据OKGM的量，水凝胶分别标记为OKCS-2，OKCS-4，OKCS-6，OKCS-8和OKCS-10。合成水凝胶的步骤如下方案3.

    1. 描述
      1. FT-IR测量

CS，CMCS，CMSS，KGM，OKGM和OKCS-6水凝胶样品的FT-IR光谱用Nicolet 170SX傅里叶变换红外分光光度计（美国）测量，波数范围为400至4000cmminus;1。所有测试样品均通过KBr圆盘法制备。

      1. SEM测量

用扫描电子显微镜（JEOL JSM-5610，Japan）拍摄SEM图像。将水凝胶样品置于液氮中一段时间​​，并在将它们敲出后，将它们在-20℃的冰箱中预冷冻并用冷冻干燥器冷冻干燥24小时。在用真空喷雾处理后，观察水凝胶的横截面形态。

    1. 凝胶时间测试

通过管倾倒法测量水凝胶样品的凝胶时间[38].取3 mL混合样品，倒入10 mm试管中，透明度好。尽可能将样品添加到管底部，不要接触管壁，立即开始计时并保持倾斜或翻转试管，并在观察到系统没有流动性时停止计时。在该过程中液体系统的流动时间是水凝胶的凝胶时间。

    1. 膨胀性能测试

称取具有相似质量的一定质量的冷冻干燥的水凝胶样品（柱，直径20mm和高度10mm）并在室温下浸入pH7.4的PBS缓冲溶液中。一段时间后，将水凝胶溶胀至平衡，然后滤出部分水，并将残留在水凝胶样品表面上的水完全吸收并用滤纸除去。然后，称重溶胀的水凝胶并进行测试

图1. CMSS的合成路线。

重复三次。根据下式计算水凝胶的溶胀率：

其中SR是水凝胶的溶胀速率，mt 是溶胀后水凝胶的重量，m0 是水凝胶的初始重量。

    1. 水蒸发率

将冻干的水凝胶样品（柱，直径20mm和高度10mm）浸入蒸馏水中。当水凝胶达到溶胀平衡时，取出样品并完全除去水凝胶表面的水含量并称重为m1;然后将样品置于恒温下，将烘箱设定在50℃的温度和50％的湿度。定期取凝胶以测量其重量并标记为

资料编号：[3676]

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