羧甲基殼聚糖研究綜述

CTS的結(jié)構(gòu)式如圖1所示，是幾丁質(zhì)（chitin）在堿性條件下經(jīng)過(guò)脫乙酰作用后得到的產(chǎn)物，其化學(xué)式是如圖1的（1,4）-2-乙酰氨基-2-脫氧-B-D-葡萄糖，CTS還有多種別名，如幾丁質(zhì)、甲殼質(zhì)、蟹殼素等。腎5在自然界中產(chǎn)量豐富，來(lái)源也極其廣泛，在多種海洋生物和昆蟲(chóng)還有細(xì)菌細(xì)胞壁當(dāng)中都有CTS的蹤跡。其分子鏈上有一.1三和一OH,帶有的氨基和羥基使CTS性質(zhì)穩(wěn)定，生物相容性好，易降解，所以被廣泛應(yīng)用于日化、食品、造紙、制藥、化妝品等方面。但它有緊密的晶體結(jié)構(gòu)，故不溶于各種常用溶劑，因而大大限制了其應(yīng)用范圍。具有需要在稀酸溶液中溶解，不利于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用，所以通過(guò)引入羧甲基提高其水溶性，這可以極大改善CTS的親水性。圖1CTS分子結(jié)構(gòu)式CTS一般來(lái)說(shuō)溶解適應(yīng)性不夠強(qiáng)，所以需要通過(guò)羧甲基化改性，使其具有相對(duì)應(yīng)的如易成膜、可增稠、保濕之類(lèi)的特性，便于實(shí)驗(yàn)室需求。一般來(lái)說(shuō)，我們常用的0^有三大類(lèi)，即O-羧甲基CTS、N-羧甲基CTS、N,O-羧甲基CTS。CTS可發(fā)生的反應(yīng)相應(yīng)復(fù)雜，可以與一氯乙酸取代，生成O-羧甲基CTS,也可以與二羥乙酸加成，生成席夫堿，對(duì)席夫堿再用適當(dāng)?shù)倪€原劑還原，就可以在C2的伯胺上再次取代，生成N-羧甲基CTS,還可以與一氯乙酸在濃堿液當(dāng)中水解，在反應(yīng)條件一定的基礎(chǔ)上，得到N,O-羧甲基CTS。殼聚糖的相關(guān)反應(yīng)鰲合作用Park等［1］制備的納米粒子是用聚乙二醇來(lái)進(jìn)行修飾的，經(jīng)修飾后的CTS可以有更多的使用性能。Berrada等⑵則是利用磷酸甘油修飾CTS,制備納米顆粒。CTS當(dāng)中的氨基與羥基易與多種物質(zhì)發(fā)生螯合反應(yīng)，從而形成鹽鍵，并生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子。1.2.3吸附作用CTS的吸附作用一般來(lái)說(shuō)十分強(qiáng)大，尤其是在合適的絮凝劑的作用下，CTS的鏈段結(jié)構(gòu)就吸附在膠體顆粒上，然后不斷生長(zhǎng)增大，最后發(fā)生絮凝反應(yīng)。有人將這一過(guò)程比作架橋反應(yīng)，其實(shí)是十分合適的，由鏈段絮凝為整個(gè)長(zhǎng)鏈的過(guò)程，會(huì)極大地增加吸附效果。絮凝性能易懷昌等人在其研究著作中發(fā)現(xiàn)，CTS對(duì)廢水有極強(qiáng)的處理效果。并且對(duì)酸性染料的吸附效果也很強(qiáng)。作為一種帶陽(yáng)離子的高分子絮凝劑，CTS絮凝的本質(zhì)就是電荷反應(yīng)。在污水當(dāng)中，CTS的電荷會(huì)吸引污水、污泥當(dāng)中的正電荷，在中和電荷的同時(shí)降低整個(gè)體系的等電位點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，我們需要處理的廢水都呈現(xiàn)膠體或絮狀結(jié)構(gòu)，在電荷的作用下，很容易就會(huì)生成絮狀物，然后沉淀下來(lái)。對(duì)于CTS來(lái)說(shuō)，其本身所帶的正電荷會(huì)被水中的負(fù)電荷中和，然后進(jìn)一步體現(xiàn)出其良好的絮凝性。羧甲基殼聚糖的應(yīng)用與發(fā)展醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用CTS在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用管飯，無(wú)論是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的創(chuàng)可貼、繃帶，還是屬于高新科技的人造皮膚、人造骨骼、固定化酶及藥物傳遞-釋放系統(tǒng)中，都存在著CTS的蹤跡。N-Cmchitosan這種CTS,最適用的醫(yī)學(xué)范疇就是在組織粘合方面。它可以通過(guò)電荷作用力相互粘附分子形成凝膠狀化學(xué)物質(zhì)，進(jìn)而粘合大分子及組織。在外科，這種組織粘合劑是極為有用的，對(duì)于外科大出血等縫合具有意想不到的功效。由于形成的凝膠在分子量和粘性上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于血漿，還可以進(jìn)一步通過(guò)組織血液凝固而防止組織之間相互粘結(jié)。對(duì)于CTS來(lái)說(shuō)，它還可以起到抑菌殺菌的作用，在人體內(nèi)的共生菌群與腸道當(dāng)中都有著大量CTS的存在，它可以促進(jìn)有益共生菌株的繁殖，并反過(guò)來(lái)抑制有害菌株的生存與繁殖，從這個(gè)角度上進(jìn)一步提升自身免疫力。與此同時(shí)，CTS還可以降低血脂、血糖，具有降低膽固醇的功效，在一定程度上，還能抑制體內(nèi)重金屬的肆虐，抑制如口腔乳酸桿菌等的生長(zhǎng)繁殖，因此，CTS有時(shí)也被用于牙膏和口香糖添加劑，用CTS的有效成分來(lái)抵御齲齒和口腔潰瘍等疾病對(duì)人體的傷害。CTS與粘膠纖維結(jié)合在一起，是當(dāng)今對(duì)于CTS的最新研究方向。這兩者共混時(shí)可以增強(qiáng)其抗菌效果，然后再加入增溶劑，增加其溶解度與生物可利用性（如N，0-羧甲基CTS），然后就可以經(jīng)紡絲，來(lái)制備出具有高強(qiáng)度、高適用范圍的抗菌纖維。這種纖維的存在可以抑制多種病菌，如金黃色葡萄球菌等，還可以用于水果、化妝品、肉蛋等的保鮮與涂膜，防止其腐敗，增加利用率，降低果蔬、化妝品等的生產(chǎn)成本。之前所使用的普通保鮮劑森柏爾價(jià)格高昂，且具有一定的毒性，其保存期也較短。CTS可以完美克服其缺點(diǎn)。它還可以與纖維素、樹(shù)膠等結(jié)合在一起，作為一種純天然的無(wú)毒保鮮劑投入市場(chǎng)，具有味道清新、保鮮時(shí)間長(zhǎng)、極大程度上抗氧化的種種優(yōu)點(diǎn)?；瘖y品的應(yīng)用在化妝品應(yīng)用方面，CTS的特性使用地就更加廣泛與多元化，它水溶性優(yōu)良，易于乳化，具有較強(qiáng)的生物可利用性與成膜性，可以作為制備相應(yīng)化妝品的關(guān)鍵成分。在一定程度上，CTS的性能要優(yōu)于透明質(zhì)酸與玻尿酸，并且環(huán)境可利用性與降解性都很優(yōu)良。在加熱時(shí)也不容易發(fā)生性質(zhì)的變化，可以適用于多種極端環(huán)境，如兩極、航空等。在廣泛的PH范圍內(nèi)，CTS都能保持其穩(wěn)定性與優(yōu)良性能，這無(wú)疑是很罕見(jiàn)的。因此，CTS適用于貴價(jià)化妝品，如果將其用于頭發(fā)護(hù)理，還可以起到增強(qiáng)光澤、抗靜電的種種作用。廢水處理上的應(yīng)用工業(yè)在廢水處理方面，CTS可以用于處理干洗店、毛巾廠的廢污水，也就是利用陽(yáng)離子絮凝劑的作用下，在合適的PH與劑量范圍內(nèi)（PH3-5;劑量70ppm），起到的處理作用遠(yuǎn)勝于現(xiàn)在常用的聚丙烯酸胺等絮凝劑。它可以中和廢水中的電荷，并與其溶解物發(fā)生一定的絮凝反應(yīng)。CTS還可以作為貴金屬回收劑，吸附稀有金屬并回收，降低重金屬的環(huán)境影響，在某種程度上，CTS還可以使果汁澄清，可以作為金屬涂料，增加金屬的致密性和光潔度，還可以作為阻垢劑，阻止廢水中水垢的產(chǎn)生。農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用農(nóng)業(yè)上在農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面，CTS適當(dāng)濃度的水溶液可以被用來(lái)處理玉米種子，在CTS的促進(jìn)下，玉米種子可以加速萌發(fā)過(guò)程，并且減少壞種率，提升發(fā)芽率，進(jìn)一步提高作物產(chǎn)量。經(jīng)CTS處理后的玉米種子與未處理的玉米種子相比，在抽穗期的玉米明顯就要比未處理的玉米生長(zhǎng)旺盛，且蛋白含量也較高，據(jù)文獻(xiàn)顯示，處理后的玉米種子與未處理相比，貯藏蛋白含量提高10.8%，醇溶蛋白含量提高33.8%，而在酶量和酶活方面也有顯著提升。相對(duì)應(yīng)的籽粒當(dāng)中谷氨酞氨合成酶、脫氫酶及谷丙轉(zhuǎn)氨酶都有較大的提升。因此，我們可以說(shuō)，CTS可以作為一種新型的農(nóng)業(yè)促進(jìn)劑和蛋白生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，在一定程度上提升玉米種子與成品的品質(zhì)，提升其蛋白質(zhì)的相對(duì)含量。除此之外，黃曲霉素也是Aspergillusflavus與A.parasiticus的次級(jí)代謝物，但是CTS存在的條件下，可以盡可能降低黃曲霉素的含量與毒性，抑制真菌的生長(zhǎng)與繁殖。前景展望在目前的研究中，CTS的應(yīng)用前景極其廣泛，在醫(yī)療、陶瓷、礦業(yè)、食品、紡織、化工等等領(lǐng)域都有CTS存在的蹤跡。CTS作為一種純天然、無(wú)污染、生物可利用性高、生物相容性高、可重復(fù)循環(huán)利用的有機(jī)高分子材料，展現(xiàn)著它無(wú)與倫比的工業(yè)魅力。CTS制備的原材料包括甲殼素、維生素等，也都廣泛存在于自然界，具有易獲取、易操作、價(jià)格低廉的種種優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，最特別的是，CTS當(dāng)中還含有豐富的羥基與氨基的存在，C-6上的羥基可以作為一種纖維素類(lèi)似物而廣泛受到關(guān)注，可以用其來(lái)擬合纖維素的種種功效，而C-2上的氨基與乙酞胺基，則可以作為一種具有獨(dú)創(chuàng)性的高新材料來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和利用。在CTS反應(yīng)的過(guò)程中，其水溶性進(jìn)一步提高，并