[发明专利]包含壳聚糖的固态共混物的制剂及方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请享有2009年6月18日提交的美国临时申请61/187,516的权益，在此全部引用作为参考。

发明领域

本发明涉及固态壳聚糖和固态酸或者在水存在下能够原位产生质子的固态试剂的共混物制剂，其具有增强的溶解性能。本发明还涉及溶解包含在共混物中的固态壳聚糖的方法。本发明还涉及用所述的溶解方法来完成其在水性介质中絮凝的方法，所述的水性介质例如河流(stream)，其包含例如悬浮沉积物、不溶有机物、可溶有机物等物质。本发明还涉及用于在水性系统或包含所述物质的河流中絮凝的试剂盒。

背景技术

壳聚糖是一种由β-(1-4)连接的2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖单元组成的线性多糖，其天然产生于无脊椎动物的外骨骼，尤其是海洋甲壳类动物的甲壳。甲壳素化学脱乙酰产生壳聚糖，其是2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖单元和2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖单元的共聚物。

水溶性的壳聚糖可以作为凝结剂和絮凝剂从水性介质中去除杂质例如为悬浮沉积物，蛋白质，脂肪，单宁和金属。水溶性壳聚糖较常用于从建筑物上流下的雨水中去除污染物，例如悬浮沉积物和颗粒物。

壳聚糖在水，碱性溶液和大多数有机溶剂中是不溶的。它作为絮凝剂和凝结剂的效力要求其能够以可溶的形式溶解和递送至包含被絮凝和凝结物质的水性介质中。递送至包含被絮凝和凝结物质的水性介质中的可溶性壳聚糖的浓度对其作为絮凝剂和凝结剂的效果有影响。

壳聚糖在一些酸溶液中在特定的酸和壳聚糖浓度下是可溶的，在其它酸性溶液中是微溶至不溶的。酸的类型可以影响壳聚糖的粘稠度使其呈现糊状，凝胶状，或更像是假塑性体。在溶解的形式，在商业应用中，壳聚糖通常溶解于稀乙酸或乳酸中。由于溶解形式的壳聚糖具有较高的粘度，商业中壳聚糖溶液的浓度通常在1％(wt./wt.)至3％(wt./wt.)。在作为絮凝剂/凝结剂的应用中，1-3％溶解壳聚糖的溶液使用计量泵计量加入到包含杂质的水性介质中例如雨水或工业用水中。溶解的壳聚糖较高的浓度(＞3％)将导致如此高的粘度，使得利用计量泵递送变得困难和不现实。因此，由于运输的成本(以重量计)，这限制了液态壳聚糖溶液的商业应用。例如，3％壳聚糖溶液中基本上是-97％的水，因此运输成本主要归因于水。

液体制剂的替代物是制备水溶性的干的固态壳聚糖盐。这涉及到分散于有机介质中壳聚糖与有机酸的反应。之后将反应产物干燥，得到水溶性的干的固态质子化壳聚糖盐衍生物。尽管生产干的固态水溶性壳聚糖盐减轻了运输1-3％壳聚糖溶液的成本限制，但是制备壳聚糖盐的生产成本仍然限制潜在的商业应用数目。

发明概要

本概要以简化的形式介绍选择的概念，其将在下面的发明详述中做进一步的说明。本概要并非旨在确定要求保护主题的主要特征，也不是辅助用于确定要求保护主题的范围。

对溶解于酸性溶液中的壳聚糖或固态水溶性壳聚糖盐的替代方案，是制备a)固态壳聚糖，和b)固态酸或在水存在下能够原位产生质子的固态试剂(在此也称为“固态试剂”)的共混物，当加入相对少量的水时，所述共混物使得壳聚糖溶解。该溶解壳聚糖的溶液可以随后用水稀释来得到所需的壳聚糖浓度，例如3％壳聚糖溶液。

因此，本发明的一些实施方案预期一种溶解壳聚糖的方法，包括：(1)选择所需壳聚糖终浓度，其具有的水的总体积为V_F；(2)获得共混物，其包含：当加入水时可部分质子化但大于80％不溶的，干的、自由流动的、颗粒形式的固态壳聚糖，和固态酸或者在水存在下能够原位产生质子的固态试剂，其中固态酸或者在水存在下能够原位产生质子的固态试剂为干的、自由流动的、颗粒形式，其中固态壳聚糖和固态酸或者在水存在下能够原位产生质子的固态试剂一起是不反应的或者没有化学键合，和其中当加入总体积的水V_F时，共混物中的固态壳聚糖是不溶的；(3)向共混物中添加一或多体积的水，V₁，其中V₁比V_F小，且V₁能够在预定的时间内有效的膨胀和溶解固态壳聚糖，和当加入V₁体积水后固态壳聚糖在预定时间后不膨胀和溶解时，可选择的随后加入V₁或其部分体积的水；(4)当固态壳聚糖膨胀和溶解后，加水至添加的水的总体积为V_F，从而得到所需浓度的溶解的壳聚糖。