專利名稱：一種磷酸膽堿殼聚糖衍生物的合成方法
技術領域：
本發明涉及一種磷酸膽堿殼聚糖衍生物的合成方法。屬于生物降解型醫用材料的仿生技術改性領域。
背景技術：
殼聚糖是一種毒性極低，并具有良好的生物相容性和生物可降解性的天然堿性高分子，其分子結構中含有游離氨基和羥基，可進一步進行化學修飾，引入多種功能基團或偶聯上具有特殊性能的分子。因此，殼聚糖及其衍生物在農業、食品工業、環境保護和醫藥衛生等領域應用廣泛，尤其在醫藥衛生領域，可用于創傷愈合、藥物控制釋放、組織工程等方面。
由于殼聚糖本身具有易發生非特異性蛋白質吸附等性質，使其實際應用效果受到影響。例如，殼聚糖基的納米藥物/基因載體系統在血液中易迅速激活異物識別系統，使之被捕捉和吞食，從而減少了在血液中的滯留時間，也影響其靶向性，進而影響藥效；在組織工程方面，非特異性蛋白質吸附將影響支架對生物活性物質的特異性相互作用，不利于實現細胞的特異識別和希望的組織生長。
仿生材料來源于材料科學與生物技術的交叉，是指模仿生物體的各種特點或特性而開發的材料，可以是結構仿生或功能仿生的材料，也可以是采用過程仿生的組裝行為，制備結構與功能仿生的材料。用于人體的生物醫用高分子，首先要求其具有生物功能性(在體內能夠發揮所期望的功能或誘發預期的反應)和生物相容性；而引入仿生化學結構，可以改善醫用高分子的生物功能性，并進一步提高其生物相容性。已有文獻報道具有仿生物膜結構的磷酸膽堿基團的高分子材料通過抑制非特異性蛋白質吸附來改善其生物相容性，可以在包括移植材料、導管和藥物輸運系統等許多醫用裝置中得到應用。[1.L.Ruiz，J.G.Hilborn，D.Léonard，etc，Synthesis，Structure and Surface Dynamics of Phosphorylcholine FunctionalBiomimicking Polymers，Biomaterials，19，987～998(1998).2.T.Konno，K.Kurita，Y.Iwasaki，etc，Preparation of Nanoparticles Composed withBioinspired 2-methacryloyloxyethyl Phosphorylcholine Polymer，Biomaterials，22，1883～1889(2001).3.A.L.Lewis，J.Berwick，M.C.Davies，etc，Synthesis and Characterisation of Cationically Modified PhospholipidPolymers，Biomaterials，25，3099～3108(2004).]若通過對殼聚糖直接進行磷化學改性，在其分子骨架上引入仿生物膜結構的磷酸膽堿基團，則可以在保持殼聚糖的生物降解性和其他優良的生物醫學活性基礎上，抑制其與生物體的非特異性作用，從而進一步改善其生物功能性和生物相容性。
發明內容
本發明的目的在于提供一種磷酸膽堿殼聚糖衍生物的合成方法，通過對殼聚糖進行磷化學改性，引入仿生物膜結構的兩性磷酸膽堿基團，以進一步改善殼聚糖的生物功能性和生物相容性，得到的磷酸膽堿殼聚糖衍生物可作為生物醫用材料在藥物和基因載體、組織工程支架、生物醫用膜、水凝膠、生物智能器件等領域中廣泛應用。
本發明的磷酸膽堿殼聚糖衍生物的合成方法包括如下步驟(1)將殼聚糖與雙取代膽堿膦酸酯按照殼聚糖中的氨基與雙取代膽堿膦酸酯中的膦酸酯的摩爾比1∶0.5～20的比例投入到反應介質中，于0～40℃反應12～24小時，旋干溶劑，加入堿性水溶液，水解0.5～12小時得到反應液；(2)步驟(1)得到的反應液經乙醇沉淀、過濾、洗滌、干燥，得到磷酸膽堿殼聚糖衍生物；本發明的優選方案如下步驟(1)所述殼聚糖優選脫乙酰度為50％～100％、分子量為5000～500萬的殼聚糖。
步驟(1)所述雙取代膽堿膦酸酯由氯化膽堿和對苯氧基膦酸酯按摩爾比2∶1在二甲亞砜/吡啶混合溶劑中反應2小時制得。
步驟(1)所述反應介質優選堿、四氯化碳或仲醇。
所述的仲醇優選異丙醇或2-丁醇。
步驟(1)中所述的堿性水溶液優選氨水、氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液。
采用本發明方法制備磷酸膽堿殼聚糖衍生物的反應式如下
本發明與現有技術相比具有如下優點本發明方法制備的磷酸膽堿殼聚糖衍生物，由于引入了仿生物膜結構的兩性磷酸膽堿基團，一方面其水溶性得到改善，例如，取代度達到20％的磷酸膽堿殼聚糖衍生物不僅可溶解于酸性水溶液，也可溶解于中性和堿性水溶液中；另一方面，可抑制其在體內對蛋白質的非特異性吸附，使該衍生物的生物功能性和生物相容性得到有效改善，例如，磷酸膽堿殼聚糖衍生物制備的藥物載體微球較殼聚糖微球對血液中蛋白質的吸附顯著減少，有利于延長藥物載體在血液中的停留時間，改善藥效。
具體實施例方式
實施例1(1)制備雙取代膽堿膦酸酯將0.01mol的氯化膽堿溶于30～50ml二甲亞砜，加熱真空干燥，完全除去水分，再加入0.005mol的對苯氧基膦酸酯和3～5ml的無水吡啶，在常溫下攪拌反應2小時制得雙取代膽堿膦酸酯溶液。
(2)制備磷酸膽堿殼聚糖衍生物將步驟(1)制備的雙取代膽堿膦酸酯溶液旋干溶劑，溶解于無水異丙醇中得到反應液A。
將0.0005mol的脫乙酰度50％、分子量228000的殼聚糖粉末在真空烘箱內50℃干燥24小時，脫去表面的吸附水，加入干燥處理的3ml的三乙胺、2ml的四氯化碳、5ml的異丙醇混合溶劑作為分散劑，得到反應液B。在室溫下將反應液A逐漸滴入反應液B，攪拌反應24小時，得到雙膽堿磷酰化殼聚糖衍生物。旋干溶劑，再加入20ml氨水常溫下攪拌5小時，用乙醇沉淀并洗滌，真空干燥，得到磷酸膽堿殼聚糖衍生物產物，得率81％。
實施例2(1)制備雙取代膽堿膦酸酯將0.02mol的氯化膽堿溶于60～120ml二甲亞砜，加熱真空干燥，完全除去水分，再加入0.01mol的對苯氧基膦酸酯和6～10ml的無水吡啶，在常溫下攪拌反應2小時制得雙取代膽堿膦酸酯。
(2)制備磷酸膽堿殼聚糖衍生物將步驟(1)制備的雙取代膽堿膦酸酯溶液旋干溶劑，溶解于無水2-丁醇中得到反應液A。
將0.005mol的脫乙酰度80％、分子量46000的殼聚糖粉末在真空烘箱內50℃干燥24小時，脫去表面的吸附水，加入干燥處理的6ml的三乙胺、3ml的四氯化碳、10ml的2-丁醇混合溶劑作為分散劑，得到反應液B。在40℃中，將反應液A逐漸滴入反應液B，常溫下攪拌反應12小時，得到雙膽堿磷酰化殼聚糖衍生物。旋干溶劑，再加入20ml的0.1M氫氧化鈉溶液常溫下攪拌2小時，用乙醇沉淀并洗滌，真空干燥，得到磷酸膽堿殼聚糖衍生物產物，得率78％。
實施例3(1)制備雙取代膽堿膦酸酯將0.01mol的氯化膽堿溶于30～50ml二甲亞砜，加熱真空干燥，完全除去水分，再加入0.005mol的對苯氧基膦酸酯和3～5ml的無水吡啶，在常溫下攪拌反應2小時制得雙取代膽堿膦酸酯溶液。
(2)制備磷酸膽堿殼聚糖衍生物將步驟(1)制備的雙取代膽堿膦酸酯溶液旋干溶劑，溶解于無水異丙醇中得到反應液A。
將0.005mol的脫乙酰度100％、分子量5000的殼聚糖粉末在真空烘箱內50℃干燥24小時，脫去表面的吸附水，加入干燥處理的3ml的三乙胺、1.5ml的四氯化碳、10ml的異丙醇混合溶劑作為分散劑，得到反應液B。在冰水浴中，將反應液A逐漸滴入反應液B，常溫下攪拌反應12小時，得到雙膽堿磷酰化殼聚糖衍生物。旋干溶劑，再加入20ml氨水常溫下攪拌5小時，用乙醇沉淀并洗滌，真空干燥，得到磷酸膽堿殼聚糖衍生物產物，得率85％。
核磁共振測試對實施例得到的磷酸膽堿殼聚糖衍生物的結構表征如下31P NMRat 293 K(D2O)δ6.81(-NH-PC)；1H NMR at 293 K(D2O)δ2.89(br，H2ofGlcN and GlcN-PC)，3.22(s，-N+(CH3)3)，3.63～4.06(m，N+CH2-，H3，H4，H5，H6of GlcN and GlcN-PC)，4.28(br，OPOCH2-)，4.52(br，H1of GlcN-PC)，4.59(br，H1of GlcN)；13C NMR at 293 K(D2O)δ54.0((CH3)3N+)，56.4(N+CH2-)，58.5(C2of GlcN)，60.2(C6of GlcN)，66.3(OPOCH2-)，72.9(C3of GlcN)，74.9(C5ofGlcN)，77.5(C4of GlcN)，100.7(C1of GlcN)，102.7(C1of GlcN-PC)。該表征證實測試物是磷酸膽堿殼聚糖衍生物。
權利要求
1.一種磷酸膽堿殼聚糖衍生物的合成方法，其特征在于包括如下步驟(1)將殼聚糖與雙取代膽堿膦酸酯按照殼聚糖中的氨基與雙取代膽堿膦酸酯中的膦酸酯的摩爾比1∶0.5～20的比例投入到反應介質中，于0～40℃反應12～24小時，旋干溶劑，加入堿性水溶液，水解0.5～12小時得到反應液；(2)步驟(1)得到的反應液經乙醇沉淀、過濾、洗滌、干燥，得到磷酸膽堿殼聚糖衍生物；
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)所述殼聚糖選用脫乙酰度為50％～100％、分子量為5000～500萬的殼聚糖。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)所述雙取代膽堿膦酸酯由氯化膽堿和對苯氧基膦酸酯按摩爾比2∶1在二甲亞砜/吡啶混合溶劑中反應2小時制得。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)所述反應介質選用堿、四氯化碳或仲醇。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述的仲醇為異丙醇或2-丁醇。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的堿性水溶液為氨水、氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液。
全文摘要
本發明涉及一種磷酸膽堿殼聚糖衍生物的合成方法，包括將殼聚糖粉末與不同比例的雙取代膽堿膦酸酯，在堿、四氯化碳和仲醇的混合體系中，于0～40℃反應12～24小時，再經堿液水解處理，制得具有不同偶聯率的磷酸膽堿殼聚糖衍生物。本發明制備的磷酸膽堿殼聚糖衍生物在殼聚糖高分子骨架上引入仿生結構的磷酸膽堿基團，改善了其生物功能性和生物相容性。可作為生物醫用材料在藥物和基因載體、組織工程支架、生物醫用膜、水凝膠、生物智能器件等領域得到廣泛應用。
文檔編號C08B37/08GK1962701SQ20061012374
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月24日 優先權日2006年11月24日
發明者曾戎 申請人:暨南大學