小分子壳聚糖在水中溶解行为的若干影响因素

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1、http://www.paper.edu.cn小分子壳聚糖在水中溶解行为的若干影响因素康斌，戚志强，常树全(南京航空航天大学材料科学与技术学院,江苏,南京,210016)kangbin0601@163.com摘要:本文在用γ辐射降解法制备小分子水溶性壳聚糖的基础上，研究了壳聚糖辐射降解产物的水溶性规律。用凝胶渗透色谱法（GPC）测定了产物的分子量，并对分子量与溶解度的关系进行分析。研究了辐照剂量与溶解度的关系。用傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）分析了水溶性产物与不溶性产物的化学结构，讨论了产物结构对水溶性的影响。用X射线衍射仪（XRD）对产物结晶形态进行表征，分析了结晶度对水溶性的影响。

2、实验结果表明：降解过程中随着分子量的不断减小，产物在水中的溶解度不断增大。水溶性产物与不溶性产物在化学结构与结晶形态上存在明显差异。壳聚糖在降解过程中，结晶形态由初始的α结晶态逐渐向β结晶态转变，结晶度不断下降。一定条件下，结晶形态是决定产物水溶性的主要因素。关键词：壳聚糖，辐射降解，水溶性中图分类号：O644.22，O636.91、引言壳聚糖在自然界中储量十分丰富，仅次于纤维素。是由(1－4)相连的D-葡聚胺与含量不等的N-乙酰葡聚胺无规排列起来的一种线性聚糖。由于壳聚糖良好的生物相容性与生物活性、可生物降解、无毒性等独特性质，已应用到农业、环保、医药保健、食品添加剂等非常广泛的领域。尤

3、其在药物载体、组织构架材料、医疗辅助器材等方面普遍认为有非常广阔的[1-3]前景。研究表明，壳聚糖之所以具有许多独特的性质，关键在于其分子链上的活性氨基。壳聚糖脱乙酰度越高，分子链上的活性氨基越多，各种生化性能就越显著。氨基离子化的碱性和带正电性，使得壳聚糖是至今发现唯一天然的带正电碱性多糖。但是壳聚糖是一种半结晶形基金项目：南京航空航天大学科技创新基金重点资助项目-1-http://www.paper.edu.cn聚合物，结晶度与脱乙酰度密切相关。脱乙酰度为0％和100％时结晶度最大，中等程度的脱乙酰度结晶度最小。对于高脱乙酰度壳聚糖，这种稳定的结晶结构使得壳聚糖不能溶于中性水溶液，这就

4、大大制约了壳聚糖的应用。辐射降解法是制备水溶性壳聚糖的有效途径。近几年来，许多人做过相关方面的研究，取得了显著的进展。LeHai等研究了固体状态下γ辐射对壳聚糖的降解效应，讨论了产物分[4]子量和剂量的关系。Won-SeokChoi等研究了酸性溶液中壳聚糖的辐射降解，并对水溶性[5][6]产物得率做出分析。JaroslawM等讨论了降解后壳聚糖结构的变化。但是在降解产物水溶性以及影响产物水溶性因素方面还未见有相关的报道。本文在辐射制备小分子水溶性壳聚糖的基础上，系统的研究了壳聚糖辐射降解产物水溶性规律。分析了辐照剂量、分子量、化学结构以及结晶形态对产物水溶性的影响。为水溶性壳聚糖的制备和推

5、广应用提供实验依据。2、实验2.1壳聚糖的辐射降解[7]用文献的方法，辐射降解制得一系列不同分子量的小分子壳聚糖（脱乙酰度>95%）。方法如下：称取2g壳聚糖粉末置于玻璃辐照瓶中。分别在三种不同条件下进行实验：蒸馏水浸润，5％H2O2浸润，25％H2O2浸润。把这些样品置于60Co辐射源中辐照，通过辐照时间控制剂量，使壳聚糖在不同条件下发生不同程度的降解。反应完毕后，60℃下真空干燥，得到粉末状产物。2.2产物分子量的测定与溶解度测定产物的分子量用凝胶渗透色谱仪（GPC）测定。仪器型号：Agilent1100，凝胶尺寸5-1-1μm，洗提液：0.2mol•LCH3COOH/0.2mol•L

6、CH3COONa水溶液，柱温30℃，流速1ml/min，壳聚糖浓度为1%(w/v)。分子量从Pullulan标准数据表查得。降解产物的溶解度用溶质质量法测得。方法如下：在搅拌条件下往100g蒸馏水中缓缓加入降解产物，只至有大量不溶物出现，记录加入的产物总质量W0。过滤出不溶物，真空干燥，称量其质量为W1，以每100g水中可以溶解最多产物的质量（W0－W1）表示其溶解度。2.3仪器及表征-2-http://www.paper.edu.cn傅立叶变换红外光谱仪（FTIR），型号：NEXUS870，美国NICOLET公司，实验样品为粉末态，KBr压片法制样。转靶X射线衍射仪（XRD），日本理学R

7、igaku公司，型号：D/max-RA，测角精度：0.02°，靶材CuKα，工作参数：40kV，50mA。凝胶渗透色谱仪（GPC），型号：Agilent1100，美国AgilentTechnologies公司。3、结果与讨论3.1溶解度和辐照剂量的关系11109)8water7/100g65chitosan4325%H2O2immersionSolubility(W125%H2O2immersion0Drypowder0