[发明专利]一种三甲铵基羟丙基甲壳素、中间体及其研制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的甲壳素及其研制方法，具体涉及一种三甲铵基羟丙基甲壳素及其研制方法。

背景技术

甲壳素是一种天然的高分子多糖，为不多见的无生物毒性的碱性多糖，具有优良的生物相容性和生物可降解性，无免疫原性。但是由于甲壳素既不溶于酸碱也不溶于水因而不能被很好地利用，然而它的脱乙酰产物—壳聚糖却利用它结构中的游离氨基在酸性条件下带正电荷的特性，能与DNA形成聚电解质复合物，具有保护DNA免遭DNase酶降解的能力和基因表达水平高等优点，并可通过控制复合物粒径和表面性质控制其生理行为。此外，还可根据实际需要对壳聚糖进行修饰，增加其靶向性，提高基因转染效率。带正电的复合物与带负电的细胞可发生较强的静电作用而提高细胞对DNA的摄取率。这些特性使壳聚糖成为最具潜力、安全而有效的非病毒性基因载体。甲壳素和壳聚糖的基本结构虽然是类似的，但是甲壳素经加工生产成为壳聚糖的过程却十分复杂，主要包括脱钙、脱蛋白、脱乙酰基三个步骤，在这个过程中需要消耗大量的盐酸和烧碱等资源，并且在一定程度上会对环境造成极大的污染。因此，本实验试图直接对甲壳素进行改性，这样既可以避免对资源的大量消耗以减少环境污染，又可以达到其作为基因递送载体的目的，可谓是一举两得。

基于以上考虑，本发明拟设计合成一种新的甲壳素衍生物，主要是利用甲壳素骨架上的含羟基侧链与环氧溴丙烷反应形成环氧丙醚化甲壳素中间体，这个中间体的环氧基可以很容易和三甲胺发生亲核取代反应，使环氧基开环成为我们的目标高分子—三甲铵基羟丙基甲壳素。这种新的甲壳素衍生物载体具有比壳聚糖更高的正电荷密度和更好的生物相容性，从而可以预见它的转染效率将会得到显著的提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种一种三甲铵基羟丙基甲壳素的研制方法，通过环氧溴丙烷在甲壳素的6-O上引入环氧侧链，进而用三甲胺开环，实现甲壳素的改性，本发明的三甲铵基羟丙基甲壳素可以提高甲壳素衍生物的溶解度，作为一种甲壳素衍生物，属于生物可降解材料，在体内不会造成累积，因此生物安全性非常好。

本发明的解决上述技术问题的方案是：提供一种改性甲壳素，其特征在于该改性甲壳素为三甲铵基羟丙基甲壳素，结构式为

进一步的，所述的改性甲壳素的合成方法具体为：步骤（1）通过环氧溴丙烷在甲壳素的6-O上引入环氧侧链；步骤（2），用三甲胺开环，实现甲壳素的改性，得到三甲铵基羟丙基甲壳素。

进一步的，所述的改性甲壳素的合成方法，其特征在于，所述步骤（1）中按照如下反应式反应得到产物1，步骤（2）按照如下反应式反应得到产物2，即三甲铵基羟丙基甲壳素

。

进一步的，所述的改性甲壳素的合成方法，其特征在于，步骤（1）中反应条件为碱性溶液中加入甲壳素后加入四氢呋喃搅拌，再在四丁基溴化铵存在下加入环氧溴丙烷而得中间体1。

进一步的，所述的改性甲壳素的合成方法，其特征在于，步骤（2）中反应条件为将步骤（1）所得的中间体1加入三甲胺水溶液冰浴搅拌得到产物2，即三甲铵基羟丙基甲壳素。

本发明还提供了一种制备三甲铵基羟丙基甲壳素过程中得到的三甲铵基羟丙基甲壳素的环氧丙醚化中间体1，结构式为

附图说明

图1为三甲铵基羟丙基甲壳素的核磁共振氢谱（D₂O作溶剂）；

图2为甲壳素与三甲铵基羟丙基甲壳素的红外光谱（KBr压片法）。

具体实施方式

下面结合实施例进一步描述本发明。

一、具体合成步骤

称取5.0gNaOH于锥形瓶中，加水5.0g溶解。冷却后加入甲壳素（chitin）500mg，用磁力搅拌器强力搅拌2h，停止搅拌放入冰箱冷冻过夜。第2日将锥形瓶从冰箱中取出融化，向体系中加入四氢呋喃(THF)2ml，搅拌。1h后加入2ml水，继续搅拌。接着加入四丁基溴化铵（TBAB）500mg搅拌半小时后加环氧溴丙烷4mL冰浴搅拌反应4天。

将上述反应液旋蒸出去多余的THF和环氧溴丙烷，用稀HCl调节pH至pH=8，旋蒸出去多余的水后，装入透析袋，一天换一次水，4天后取出将透析袋内液体进行冻干。所得1中间体423mg。

取1中间体100mg，加入20mL三甲胺(30%)水溶液，冰浴搅拌0.5h,升至室温反应24h。旋蒸出去多余的三甲胺，过滤，将滤液装入透析袋，每天换一次水透析4天。将透析后的溶液取出冻干。得2产物三甲铵基羟丙基甲壳素80mg。

二、样品表征