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本文首先对用微生物发酵制备壳聚糖的方法进行了研究。对鲁氏毛霉发酵制备壳聚糖的培养条件进行了优化。确定了合理的碳源、氮源、无机离子的浓度,以及pH值等条件。进一步的正交试验表明:在温度28℃,100mL/500mL的装样量,转速180rpm的培养条件下,发酵培养基为葡萄糖5.0%,蛋白胨2.0%,KH2PO40.4%,酵母浸膏0.2%,MgSO40.1%,pH4.5时,获得的鲁氏毛霉的菌丝体生物量最大。对其生长曲线的研究发现发酵时间为36h时菌丝体收率最高,干重可达1.325g/100ml,壳聚糖产率为9.6%,壳聚糖含量为1.272g/L。产品的粘均分子量为1.64×105,脱乙酰度为86.02%,纯度为83.5%。红外光谱分析表明与从虾壳中提取的壳聚糖的结构基本上一致。
下一步实验,本文微生物发酵提取的壳聚糖进行了硫酸酯化修饰,采用氯磺酸/甲酰胺作为硫酸酯化试剂。以硫含量为指标,考察了反应时间及温度对壳聚糖硫酸酯化反应的影响,通过正交实验得出了硫含量与反应时间、温度之间的关系,确定了最佳的修饰条件并初步探究了硫酸酯化反应的机理。固定试剂用量1g壳聚糖,2.5ml氯磺酸,10ml甲酰胺,水浴70℃,反应时间为3.5小时的条件下壳聚糖衍生物的硫含量最高,达16.48%。红外光谱及13C-NMR分析表明壳聚糖主链糖环的C6位已确定地取代上了硫酸基,硫酸酯化反应按亲电反应机理进行,SO3为亲电试剂。衍生物的粘均分子量为5-6万,水溶性良好。
最后本文对制备的一系列壳聚糖硫酸酯化衍生物的抗凝血及抗血栓活性进行了分析比较。此类衍生物均和肝素一样能使甲苯胺蓝发生变色反应,也就是说具有类肝素结构,预测具有和肝素类似的抗凝血效果。进一步实验,分别采用体外测定全血复钙时间和纤维蛋白平板法两种方法对衍生物的抗凝血、抗血栓性能进行了综合评定。实验结果表明,自制的壳聚糖O-6硫酸酯化衍生物具有类肝素物质的性质,具有抗凝血和抗血栓形成的良好性能。在一定范围内(S%≤13.93%),壳聚糖硫酸酯的硫含量的高低可以反映出其抗凝血、抗血栓性能的大小。其中反应条件为70℃,反应3.5hr小时制备的硫含量为13.96%的壳聚糖硫酸酯抗凝血和抗血栓活性最高。体外血小板粘附实验也表明衍生物能有效的抑止血小板的激活,且具有优良的血液相溶性。因为衍生物的水溶性和抗凝血、抗血栓效果都较好,从而极有可能开发为新型的类肝素药物。