[发明专利]季胺盐改性的壳聚糖亲核NO供体的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医药工程技术领域的方法，具体是一种季铵盐改性的壳聚糖亲核NO供体的合成方法。

背景技术

作为包含有生物信息的天然高分子材料，壳聚糖及其衍生物兼具生物相容性和生物可降解性，可被生物内的溶菌酶分解，应用于相关的医药领域时其安全性较其它合成材料更为可靠。壳聚糖作为生物医用材料的潜力来源于阳离子特征和在溶液中的高电荷密度。壳聚糖的衍生化反应为增强材料的生物活性和改善机械性能提供了新的途径。壳聚糖分子中的羟基和氨基容易进行化学修饰，继而可制成各种类型的膜、凝胶、聚电解质等材料。通过在壳聚糖侧链引入功能基团，破坏结晶区结构，增加非结晶区部分，不但可以改变其溶解性，而且可以改变物化性质。例如：N-烷基化壳聚糖降低了溶解性并且可以在烷基链大于5个碳的时候形成胶束团簇，而硫酸化反应则赋予壳聚糖阴离子特性和水溶性，同时获得抗凝血性；经糖基化修饰而成壳聚糖的衍生物易溶于水，表现出高吸湿性和保湿性，对酶降解的敏感性也随着衍生物的取代度的增加而降低。

壳聚糖及其衍生物可以通过影响上皮细胞的通道来提高细胞的通透性，对某些可以使活性物质降解的酶具有抑制作用。又由于其生物粘附性强，可以增强亲水化合物在生物体内的穿透作用，提高跨膜转运能力，因此可作为生物活性物质的促进吸收因子。壳聚糖的季铵盐是一种两性高分子，一般情况下取代度在25％以上季铵盐化壳聚糖可溶于水。壳聚糖的季铵盐也可以分两个类型：一类是利用壳聚糖的氨基反应制得，具体方法是用过量卤代烷和壳聚糖反应得到卤化壳聚糖季铵盐，由于碘代烷的反应活性较高，是常用的卤代化试剂。另一类是用含有环氧烷烃的季铵盐和壳聚糖反应，得到含有羟基的壳聚糖季铵盐。许晨等人用环氧丙基三甲基氯化铵和壳聚糖反应，合成了羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖，它的水溶性随取代度的增加而增大，完全水溶性产物的10％溶液，可以与乙醇、乙二醇、甘油任意比混合而不发生沉淀。含有[N(O)NO]^-官能团的化合物是近几年发展起来的一种最重要的NO供体药物。它既可以在生理条件下自发的释放NO分子；经O₂取代后又可以在靶器官和靶细胞中被特定酶脱离，具有靶向性的功能；它还具有良好的可调控性；另外它可以制备成各种形态，根据需要应用于不同的医学领域。大量的体外试验已经证明了它可以有效的预防成型术后再狭窄，提高医疗装置的抗血栓性能，减轻肺部高压和血管痉挛等用途。

经对现有技术的文献检索发现，Smith等人于2002年在美国专利：USP6451337，名称：“Chitosan-based nitric oxide donor compositions”(“基于壳聚糖的一氧化氮供体合成物”)，提出了将改性壳聚糖作为亲核NO载体，合成出系列壳聚糖-NO加成物。但是对既能提高壳聚糖改性产物同NO的均相反应，又可不经过O₂取代就可达到靶向效果的壳聚糖-NO加成物的效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种季铵盐改性的壳聚糖亲核NO供体的合成方法。通过对壳聚糖进行季铵化改性，产生NH亲核位点，同NO反应后，得到一系列以壳聚糖为载体的含有[N(O)NO]^-官能团的新型的NO供体。解决了此类亲核NO供体不能直接靶向和不能均相反应的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明具体步骤包括如下：

(1)取壳聚糖作为反应物，对壳聚糖上的NH₂基团进行季铵化改性处理，得到季铵盐改性壳聚糖分子；

(2)季铵盐改性壳聚糖分子同NO气体分子在甲醇钠的甲醇溶液中进行高压反应，产生[N(O)NO]^-基团；将合成产物用甲醇乙醚分别清洗多次，分离提纯，重结晶，室温真空干燥，储存于-20℃的干燥器内。

所述的对壳聚糖上的NH₂基团进行季铵化改性处理，通过以下两种方法进行：

其方法一：采用环氧丙基三甲基氯化铵(GTMAC)同壳聚糖中的NH₂基团进行加成反应，冰丙酮沉淀后用甲醇重新溶解，再用丙酮甲醇(体积比4：1)溶液沉淀。

所述的方法一，具体是：将壳聚糖溶于去离子水中，85℃反应温度下将GTMAC分三次间隔两小时加入到反应溶液中，反应10—24小时后，将透明的黄色反应液加入到冰丙酮溶液中，搅拌后置于冰箱中过夜，第二天弃去丙酮，加入乙醇溶解，再用4：1体积比丙酮乙醇溶液沉淀，抽率洗涤，最终产物再在60℃真空烘箱中烘干。反应式如下：