[发明专利]一种快速羧甲基化高亲水性琼脂糖衍生物的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种快速羧甲基化高亲水性琼脂糖衍生物的制备方法及其应用，该发明主要是利用TEMPO氧化法(Anelli法)将琼脂糖的醇羟基直接羧甲基化，并利用这一快速羧甲基化的过程，实现了琼脂糖分子链上高效的离子化过程。利用该方法制备的快速羧甲基化高亲水性琼脂糖衍生物可有效的改善琼脂糖水凝胶的凝胶化行为，并可实现凝胶结构规整化程度的降低。所得到的羧甲基化琼脂糖可用来作为原料制备离子交换模式琼脂糖微球。把衍生物溶解在水中，因其具有凝胶强度，可作为水凝胶进行使用，还可用于凝胶电泳。

技术领域

本发明涉及化学工程领域，具体来说就是一种快速羧甲基化高亲水性琼脂糖衍生物的制备方法及其应用。

背景技术

多糖是由糖苷键结合的糖链，至少要超过10个的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物，可用通式(C6H10O5)n表示。多糖广泛的存在于生物体内，对正常的生物功能和生理代谢具有重要的作用。同时，多糖由于其良好的生物相容性，低生物毒性等特征，被广泛应用于生物材料或其它与生物相关材料的制备方面。

这其中，生物分离材料是多糖应用的一个重要领域。应当指出，多糖分子结构中大量存在的羟基结构，既可以使其与水溶液有很好的相容特性，同时也为多糖的衍生化处理提供了大量的化学反应位点。而多糖衍生化最为重要的一点就是将多糖表面的惰性羟基经衍生化处理得到带有电荷的离子模式。而相应的，由此得到的离子交换型生物分离材料也是这类衍生化多糖的重要应用之一。

离子交换填料根据与基质共价结合的电荷基团的性质，可以将离子交换填料分为阳离子交换填料和阴离子交换填料。阳离子交换填料的电荷基团带负电，可以交换阳离子物质。根据电荷基团的解离度不同，又可以分为强酸型、中等酸型和弱酸型三类。一般结合磺酸基团(-SO₃H)，如磺酸甲基(简写为SM)、磺酸乙基(SE)等为强酸型离子交换填料，结合磷酸基团(-PO₃H₂)和亚磷酸基团(-PO₂H)为中等酸型离子交换填料，结合酚羟基(-OH)或羧甲基(-COOH)，如羧甲基(CM)为弱酸型离子交换填料。

阴离子交换填料的电荷基团带正电，可以交换阴离子物质。同样根据电荷基团的解离度不同，可以分为强碱型、中等碱型和弱碱型三类。一般结合季胺基团(-N(CH₃)₃)，如季胺乙基(QAE)为强碱型离子交换填料，结合叔胺(-N(CH₃)₂)、仲胺(-NHCH₃)、伯胺(-NH₂)等为中等或弱碱型离子交换填料，如结合二乙基氨基乙基(DEAE)为弱碱型离子交换填料。

离子交换填料主要作用是分离和纯化，特别是对蛋白质等大分子和无机离子、氨基酸、核苷酸等小分子的分离纯化。离子交换填料对不同物质的分离纯化主要是取决于制备离子交换填料的基质决定。以苯乙烯和二乙烯苯合成的具有多孔网状结构的聚苯乙烯为基质的离子交换填料机械强度大、流速快，与水的亲和力较小，具有较强的疏水性，容易引起蛋白的变性，故一般常用于分离小分子物质。而目前商品化的产品则以纤维素(Cellulose)、球状纤维素(Sephacel)、葡聚糖(Sephadex)、琼脂糖(Sepharose)为基质的离子交换填料都与水有较强的亲和力，适合于分离蛋白质等大分子物质。

琼脂糖是一种从海藻中提取的天然多糖，琼脂糖的水溶液在低温下具有形成水凝胶的特征。琼脂糖具有高亲水性、高度多孔性，含较多的可活化羟基，不与生物大分子发生非特异性吸附。由于琼脂糖含有较多可活化的羟基，在一定条件下能与不同的基团衍生化，作为亲和层析、疏水、反相和离子交换色谱的介质。