毕业设计开题报告应用化学精氨酸接枝改性壳聚糖的制备一、 选题的背景和意义壳聚糖，甲壳素的脱乙酰化产物，是地球上产量仅次于纤维素的多聚糖，学 名为3-(1-4)-2-氨基-2-脱氧葡萄糖，主要来源于甲壳动物的表皮、昆虫和 一些细菌及真gf的细胞壁作为一种天然的阳离子型聚合物，壳聚糖除了无毒、 生物相溶、可降解等特性，还具有抗幽性能、促进伤口愈合以及止血功能，同时 它作为天然高分子絮凝剂，其杀菌作用早已得到人们的认识和利用但是，壳聚糖类化合物具有分子量大，粘度大，且在大多数溶剂中溶解性较 差，容易降解以及紫外吸收较弱的特点，对于其进行分析也一直是较大的难点由于壳聚糖分子在G和G位上有-NHz和-0H活性基团，故可对其进行化学改 性如：酰基化、酯化、烷基化、磺化、梭甲基化、羟乙基化、季铉化等，分子 链中引入多种官能团，从而获得具有不同功效的壳聚糖衍生物，克服壳聚糖的缺 点，得到所需要的功能性壳聚糖衍生物壳聚糖及其衍生物具有良好的生物可降解性以及生物相容性，并且具有抗肿 瘤、抗凝血、抗血栓和增强免疫等功能，已经在食品、农业、化妆品、保健品、 废水处理以及制药工业中得到了广泛的应用二、 研究目标与主要内容(含论文提纲)壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，是生物界唯一的碱性多糖，壳聚糖及其衍生 物是一种丰富的自然资源，存储量仅次于维生素,地球上每年生成量达100亿吨。
甲壳素及其衍生物是一种阳离子型天然高分子聚合物，有良好的成膜、絮凝、生 物相容、可生物降解和无毒等特性，而且本身具有抗菌、抗癌、抗病毒等药理作 用然而，壳聚糖仅能在酸性溶液中具有一定的水溶性，pH值大于6. 5时，其 正电性消失，水溶性很差，应用受到限制壳聚糖分子上的氨基和羟基具有较强 的化学活性，可与多种基团反应形成多种壳聚糖衍生物，拓宽了壳聚糖的应用 本试验方法采用的就是接枝聚合反应，在将大分子壳聚糖降解为低分子量的壳聚 糖以后，用1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDC - Hcl）和N-羟基 硫代琥珀酰亚胺（NHS）做催化剂，使壳聚糖与精氨酸发生酰化反应，将壳聚糖 的氨基与精氨酸的短基耦合在一起，形成共聚物反应所得接枝精氨酸的壳聚糖 -精氨酸（CA）,可以使低分子量壳聚糖具有更好的抗菌性能论文提纲如下：1绪论1.1壳聚糖的发展简史1.2国内外壳聚糖的研究现状1.3壳聚糖的特性及存在问题1.3. 1壳聚糖的优点1.3.2壳聚糖所存在的问题2实验部分2. 1实验药品与仪器2. 1. 1改性壳聚糖的制备所需试剂2.1.2改性壳聚糖的制备所需仪器2.2壳聚糖的改性机理2. 2. 1改性反应机理2. 3实验方案2. 3. 1精氨酸接枝改性壳聚糖2.4分析及表征方法2. 4. 1改性壳聚糖的红外谱图表征2. 4.2改性壳聚糖的DSC分析2. 4.3改性壳聚糖的核磁共振检测3. 结果与讨论3. 1精氨酸接枝改性壳聚糖制备3. 1. 1精氨酸添加量对改性壳聚糖制备的影响3. 1.2反应温度对改性壳聚糖制备的影响3. 1. 3单独反应与混合反应的差异4. 结论5. 参考文献6. 致谢三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等氨基是一级氨基，有一对孤对电子，具有很强的亲核性，能发生许多反应。
如N-烷基化，可改善壳聚糖的水溶性；在中性介质中容易与芳香醛、脂肪醛发生 反应生成席夫碱，一方面保护氨基，在羟基上进行各种反应，另一方面可通过双 功能试剂进行交联，生成不溶解，稳定性好的壳聚糖载体；将季铉盐基团引入壳 聚糖的氨基上，对其进行阳离子改性，制得水溶性壳聚糖，提高了壳聚糖的抗留 能力及絮凝效果；壳聚糖的N-酰化是很有用的反应，用丁二酸酎做酰化剂，得到 的N-琥珀酰壳聚糖，有很强的结合水的能力，具有比透明质酸有更高的吸湿性和 保湿性，在化妆品中具有巨大的应用价值本实验是在活性酯EDC做催化剂的条件下，壳聚糖分子(CS)的中的氨基与 L-精氨酸(Arg)的粮基脱水，两者发生键合作用，形成肽键反应中EDC夺 取精氨酸的Q-技基的羟基及壳聚糖氨基的氢，合成肽键，从而形成壳聚糖-精氨 酸(CS-Arg)o1、壳聚糖衍生物的制备：实验一：(精氨酸:壳聚糖=1:1) A： 0.3484g精氨酸用0. 2303gNHS进行活化, 并加入的EDC溶液，放置2天；B：另称取0. 3432g壳聚糖(80-95KD) 溶于20ml 1%醋酸溶液中，搅拌1天将A、B混合，在搅拌器上反应2天，2天后对 其依次进行蒸馅水透析、18%PEG溶液浓缩；浓缩过后，对浓缩液用无水丙酮进行 沉淀，为使之沉淀完全，将之摇匀，静置于4C一夜。
第二天对其进行离心lOmin； 离心过后，将上清液弃去，用无水乙醇浸泡沉淀5min；过后弃去乙醇溶液，将沉 淀带离心管放入冰箱干燥，待收集实验二：(精氨酸:壳聚糖=1:1) A： 0.3484g精氨酸用0. 2303gNHS进行活化, 并加入lmll5%mg/ml的EDC溶液;B：另称取0. 3432g壳聚糖(80-95KD)溶于20ml 1% 醋酸溶液中，搅拌1天将A、B混合，在搅拌器上反应2天，之后步骤同上实验三：(精氨酸：壳聚糖二2:1) A： 0.6968g精氨酸用0. 2303gNHS进行活化,并加入lmll5%mg/ml的EDC溶液；B：另称取0. 3432g壳聚糖(80-95KD)溶于20ml 1% 醋酸溶液中，搅拌1天将A、B混合，在搅拌器上反应2天，之后步骤同上实验四:（精氨酸：壳聚糖=3:1） A： 1.0452g精氨酸用0. 2303gNHS进行活化, 并加入lmll5%mg/ml的EDC溶液；B：另称取0. 3432g壳聚糖（80-95KD）溶于20ml 1%醋酸溶液中，搅拌1天将A、B混合，在搅拌器上反应2天，之后步骤同上实验五：（精氨酸:壳聚糖=1:1） A： 0. 3484g精氨酸用0. 2303gNHS进行活化, 并加入lmll5%mg/ml的EDC溶液；B：另称取0. 3432g壳聚糖（80-95KD）溶于20ml 1% 醋酸溶液中，搅拌1天。
将A、B混合，在搅拌器上搅拌，用稀醋酸将其PH调至5-6, 再将其置于40C水浴磁力搅拌器上反应2天，之后步骤同上实验六：（精氨酸:壳聚糖=1:1） A： 0. 3484g精氨酸用0. 2303gNHS进行活化, 并加入lmll5%mg/nil的EDC溶液；B：另称取0. 3432g壳聚糖（80-95KD）溶于20ml 1% 醋酸溶液中，搅拌1天将A、B混合，在搅拌器上搅拌，用稀醋酸将其PH调至5-6, 再将其置于50C水浴磁力搅拌器上反应2天，之后步骤同上实验七：（精氨酸：壳聚糖=1:1） A： 0.3484g精氨酸用0. 2303gNHS进行活化, 并加入1 mll5%nig/ml的EDC溶液；B：另称取0. 3432g壳聚糖（80-95KD）溶于20ml 1% 醋酸溶液中，搅拌1天将A、B混合，在搅拌器上搅拌，用稀醋酸将其PH调至5-6, 再将其置于60C水浴磁力搅拌器上反应2天，之后步骤同上2、几种测量表征方式：（1） 红外光谱（TR）：取KBr晶体在玛瑙研钵中混合研磨，与样品共混压片 测定样品的红外光谱（FTIR, Bruker VECT0R33,德国）2） 差示扫描量热分析（DSC）：差示扫描量热分析（DSC）采用的是 Perkin-Elmer PYRIS I型差示扫描量热仪来测量的。
将壳聚糖、改性壳聚糖进 行热分析精确称取3-5mg样品，放入特制的铝锅中，封好口，M保护下，首先, 将温度从室温升到150C （升温速率为20C/min）,在150C恒温保持3 min,然 后再从150降到-30C （降温速率为20C/min）,停留3min,最后从-30C再一次 升高到300C （升温速率为2（TC/min）根据样品的不同可调节温度和速率3）核磁共振（NMR）：将适量待测试样溶于重水（DQ）中，得到浓度为20mg/ml 的溶液，注入直径为5赋的核磁共振玻璃试管到标示刻度，封口核磁共振波谱 仪的质子共振频率为400MIIz,主磁场为9. 4Teslao四、中外文参考文献[1] 朱敦皖，张海玲，柏金根，刘文广，冷希岗，宋存先，杨健，李晓卫，金旭, 宋丽萍，刘兰霞，李秀兰，张杨，姚康德.精氨酸修饰壳聚糖提高基因转染 效率的研究[J].科学通报，2007, 52(18): 2199-2205.[2] 唐杰斌，赵传山.壳聚糖的制备及改性[J].江苏造纸，2009, (1):33-38.⑶ 周锡梁，杨飓，林妙佳，蒙绮芳，邱志源，柳岗，氨基酸的应用与开发，深 圳大学学报(理工版),1999, 16(4): 70-75[4] 黄岳山，赵修华，吴效明等，氨基酸类聚合物材料及其在药物控释系统中的应用，中国医药物理学杂志，2003, 20(1): 39-42[5] 张海玲，朱敦皖，杨健等.壳聚糖修饰对细胞摄入和细胞毒性的影响[J].中 国医学科学院学报，2006, 29(4) : 486-491[6] Masters K S. Pharmacologically active materials for localized nitric oxide therapy. Ph.D. Dissertation. Rice University, USA, 2002[7] Jun H W, Taite L J, West J L. Nitric Oxide-Producing Polyurethanes. Biomacromo1ecu1es, 2005, 6 (2): 838-844[8] Putnam D, Langer R. Poly(4-hydroxy-L-proline ester) : Low temperature polycondensation and plasmid DNA complexation. Macromolecules, 1999, 32: 3658-3662.[9] Godkey W, Wu K, Mikos A. Poly(ethylenimine)-mediated gene delivery affects endothelial cell function and viability. Biomaterials, 2001, 22: 471-480.[10] Choksakulnimitr S, Masudas S, Tokuda H, Takakura Y, Hashida M. In-vitro cytotoxicity of macromolecules in different cell-culture system. J. Control. Rel., 1995, 34: 233-241.[11] Baxter S, Zivanovic S, Weiss J. Molecular weight and degree of acetylation of high—intensity ultrasonicated chitosan. Food Hydrocolloid 2005, 19, 821-830.五、研究的整体方案与工作进度安排(内容、步骤、时间)本文在改性壳聚糖制备研究进行了一下儿个方面的工作：1、 分析单独反应与混合反应接枝率的差异，即：实验一与实验二的差异；2、 不同精氨酸投入量对改性接枝壳聚糖制备的影响，即：实验二、三、四 的差异；3、不同反应温度对改性接枝壳聚糖制备的影响，即：实验二、五、六、七 的差异；2010年10月27H-2010 年 11 月15理。