氧化海藻酸钠的制备与性能.pdf

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1、第22卷第9期应用化学Vol.22No.92005年9月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYSep.2005部分氧化海藻酸钠的制备与性能3何淑兰张敏耿占杰尹玉姬姚康德(天津大学材料学院天津300072)摘要以过碘酸钠为氧化剂对海藻酸钠进行了氧化改性,以期改善其的降解性能。红外光谱结果表明,海藻酸钠经氧化后生成了活性醛基。适宜氧化度的氧化海藻酸钠在模拟生理条件下降解速率较快,在37℃、44pH=714的PBS溶液中降解100h即达到平台期,分子量从初始的1112×10g/mol降至316×10g/mol

2、。与原始海藻酸盐水凝胶相比,氧化海藻酸盐水凝胶强度随时间呈明显下降趋势。当氧化剂量达到一定程度时,由于分子结构遭到严重破坏,氧化海藻酸钠不形成凝胶。关键词海藻酸钠,氧化,降解,水凝胶中图分类号:O636;R318文献标识码:A文章编号:100020518(2005)0921007205海藻酸是一类由褐藻提取的多糖,是β2D2甘露糖醛酸(M单元)和α2L2古洛糖醛酸(G单元)的无规2+2+2+嵌段共聚物。向海藻酸钠溶液加入二价阳离子如Ca、Ba、Sr,则它们与海藻酸的古洛糖醛酸上的羧基发生静电相互作用,形成乳白色的凝胶。因此,当β

3、2D2甘露糖醛酸和α2L2古洛糖醛酸的组成比(M/G比)较小时易转变成凝胶。利用此凝胶化特性,可用海藻酸盐对细胞进行微包囊,作为酸性粘多[1]糖的海藻酸,此时类似于细胞外基质的主要成分糖胺聚糖。由于海藻酸盐的生物相容性、低毒性和相对低廉的价格,被广泛地应用于药物释放体系和组织工程领域。但海藻酸盐本身的降解速率很低,所形成凝胶的降解方式不可控制,降解产物分子量偏高,很难从体内清除,在一定程度上限制了海藻酸盐水[2]凝胶的应用。为了克服海藻酸盐水凝胶的上述缺点,本实验采用过碘酸钠对海藻酸钠进行氧化,使海[1]藻酸钠部分糖醛酸单元的羟

4、基转变成醛基,改善了海藻酸钠的降解性能;由于醛基的反应活性相对[3]较高,可以偶联活性蛋白、多肽、特异氨基酸序列等生物活性物质,以提高材料与细胞的相互作用。1实验部分1.1材料和仪器医用级低G海藻酸钠从美国Sigma公司购买。药用级高G海藻酸钠从挪威FMC公司购得。葡萄糖酸内酯(医用级)和α2淀粉糊精(生化试剂)均为美国Sigma公司产品。其他试剂均为分析纯。[4]JASCOJ2715型圆二色谱仪(日本),测试参数:扫描波长185～260nm,频带宽度为1nm,响应时间为2s,扫描速率为20nm/min,步长为011nm;BIO

5、2TEK型酶标仪(美国);BIO2RADFST3000型傅立叶变换红外吸收光谱仪(美国),将氧化产物研成粉末,与KBr混合压片后测试;M350220kN型力学试验机(英国)。1.2氧化海藻酸钠的制备取1g海藻酸钠配成质量分数为1%的水溶液,用1mL的0125mol/L过碘酸钠溶液避光氧化24h后加入012mL乙二醇终止氧化反应15min。加入0130gNaCl充分混合后加入200mL乙醇使其沉淀析出。抽滤,用去离子水溶解产物,再用乙醇析出、抽滤,如此反复3次后冷冻干燥。调整过碘酸钠和海藻酸钠结构单元的比例(m(NaIO4)/m(

6、mono))或改变氧化温度,按上述操作制备不同反应条件下的氧化产物。1.3氧化海藻酸钠氧化度的测定氧化度定义为氧化的糖醛酸单元占总体海藻酸钠糖醛酸单元的摩尔分数。将一定量碘化钠溶于pH=710的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中配成质量分数为20%的混合液。将2004211208收稿,2005205218修回通讯联系人:尹玉姬,女,1969年生,副教授;E2mail:yinyuji@tju.edu.cn;研究方向:生物材料和组织工程材料1008应用化学第22卷α2淀粉糊精(α2amylodextrin)溶于pH=710PBS中制备质量分

7、数为10%的溶液作为指示剂。将上述2种溶液等体积混合,并迅速与正进行氧化的海藻酸钠溶液反应。海藻酸钠溶液中未消耗的过碘酸钠与碘化钠发生氧化2还原反应,释放出的碘与淀粉指示剂发生显色反应而呈红棕色,用酶标仪在480nm波长处测定吸光度。通过标准曲线确定剩余过碘酸钠的量,差减法计算过碘酸钠消耗量,按下式计算海藻酸钠的氧化度:198×N氧化度(%)=×100%m0式中,N为过碘酸钠消耗量(mol);m0为样品质量(g);198为海藻酸钠单元分子量(g/mol)。1.4氧化海藻酸钠粘均相对分子量的测定氧化海藻酸钠通过分子链上糖苷醚键的断

8、裂而降解。因此通过每隔一定时间测定其分子量可表征其降解过程。海藻酸钠溶液中碱金属的离子强度在011～110范围时,溶液的特性粘数与粘均相对分子[5]量Mη之间满足如下关系式:-5[η](100L/g)=210×10Mη本文采用水溶液特性粘数法按上式计算粘均分子量