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1、MS软件在竣甲基/壳聚糖水凝胶制备中的应用在自然界中，多糖分布极为广泛，它是一种天然的聚合物，具有独特 的结构和特殊的特性，多糖物质在人们的生活的各个方面发挥着重要 的作用。甲壳素chitin是一种碱性多糖，也是地球上第二大天然再生 资源纤维素的含量第一，其分布广泛，存在于甲壳动物如虾、 蟹等的外壳、藻类等低等植物及微生物菌类的细胞壁中。甲壳 素的C-2位的羟基被乙酰基取代，同植物纤维素的结构相似，它在地球 上的含量极为丰富，每年自然界的生成量可多达1000亿吨。甲壳素呈无定形的白色或淡黄色固体粉末，按其来源不同，分为a和B两种构由于其良好的生物相容性、低毒性,型，其分子链以螺旋形式平行排列，
2、分子中有大量的乙酰基和羟基， 分子内氢键作用较强，具有十分紧密的晶体结构，不溶于烯酸、碱、 水和一般的有机溶剂，只能溶解于强酸以及少数有机溶剂中。甲壳素 为N-乙酰-D-葡萄糖胺的聚糖，其结构式为：对酶的敏感性，在用作制备水凝胶材料方面，引起人们广泛的兴趣。在这些高分子中，多糖还具有其独特的优点，如无免疫原性，无传播动物源病菌的潜在危险性等。其 中的一个多糖就是壳聚糖。壳聚糖chitosan是由2-乙酰氨基葡萄糖和2-氨基葡萄糖和通过 *,4糖 昔键连接而成，结构与纤维素类似，具化学结构式为：甲壳素在强碱性环境下，可通过脱乙酰而得到壳聚糖，壳聚糖是甲壳 素最为重要的衍生物。壳聚糖具有其他天然高
3、分子材料的优点，又不 会引发免疫反响。壳聚糖CS不同于其他多糖，其分子结构中存在 氨基，可被质子化，能形成聚电解质络合物。壳聚糖是一种无毒、可 生物降解、具有良好的生物相容性及良好的生物粘附性的天然高分子 材料，在生物医药，环境工程以及生物技术领域都有广泛的应用，使 之成为药物控制释放领域中的理想载体。将壳聚糖竣甲基化，可制备得到水溶性很好的竣甲基壳聚糖CMCS , 一方面竣基的引入极大提高了壳聚糖在水中的溶解性，另一方面，竣甲 基壳聚糖分子中既含有氨基又含有竣基，是一种两性高分子聚合物， 应用比壳聚糖更加广泛。甲醛、戊二醛、马来酸酊、钙离子等常用来 作为制备壳聚糖系水凝胶的交联剂。但甲醛、戊
4、二醛等的毒性较大， 这影响了水凝胶在生物医药领域中的应用。而经钙离子交联得到的水 凝胶机械性能较差，而且容易与体内的阳离子 如钠离子等发生离子交 换，使水凝胶迅速崩解，从而使凝胶中负载的药物快速释放，影响药 物的缓释效果。1-乙基-3-二甲氨基丙基碳二亚胺盐酸盐EDC是一种无毒的肽键缩合 剂，本身并没有成为交联的一局部，常作为氨基和竣基的交联。为了防止有毒的交联剂的使用，拓宽竣甲基壳聚糖在生物医药领域的应用，所以本研究以水溶性好的竣甲基壳聚糖 (CMCS为原料，以EDC为 交联剂，制备得到新型的EDC/竣甲基壳聚水凝胶。水凝胶是由带有亲水性基团(一COOH、一OH、一CONH2的水溶性单体通过
5、聚合 反响并以物理或化学交联的方式所形成的具有三维网络结构的高分子聚合物。水凝 胶能显著地溶胀与水中或者生物体液中溶胀并能保持大量水分而不被溶解。近年 来，智能水凝胶引起了科研者的大量关注，因为智能水凝胶能够感知周围环境如温 度、磁场、电场、pH、离子强度等刺激的微小变化并对环境刺激产生响应特性。 水凝胶的响应性能是通过凝胶的可逆体积相变来实现的，并使它在传感器、人造肌 肉、药物控制释放、组织工程、催化体系、酶的固定等方面具有广阔的应用前景。由于传统的给药方式有口服和注射等，使治疗药物的毒性不仅存在于月中瘤部位，而 且会散布于身体的各个部位，对正常身体部位产生一定程度的损伤。同时由于药物 浓度
6、在体内广泛分布，到达月中瘤部位的药物浓度就会变小，可能导致其低于药物的 治疗浓度，以致使它达不到应有的效果。温敏性载药水凝胶可以对药物的释放起到一定的缓释作用，使药物释放变得缓慢；也可以根据病变部位与正常组织不同而 识别病变器官，从而有选择性地进攻，使药物浓度更有效地分布，增强药物治疗效 果，同时到达原位控制治疗，减小药物的毒副作用，因此，制备能够负载药物并具 有药物缓释性能的药物载体，在临床医学和制药学中是非常需要的。智能水凝胶由 于其能够在相对苛刻的条件下，保护药物并将药物在原位缓慢释放药物而倍受青 睐。实验及用chemofice软件进行初步表征1.竣甲基壳聚糖的制备由于壳聚糖具有良好的生
7、物活性和生物相容性等优良特点，因此被广泛的应用于生 物医药等领域。然而壳聚糖的亲水性较差，仅能溶解在酸性介质溶液中，不溶于 水，不溶于中性和碱性的环境中，限制了其子在生物领域和生物大分子药物传输递 送上的应用。由于壳聚糖分子具有丰富的活性羟基和氨基基团，通过化学方法，对 其分子进行修饰，制备壳聚糖衍生物，这不仅提高了壳聚糖的溶解性，同时新引入 的取代基团也增加了壳聚糖新的活性特点和性能。通过竣基化反响对壳聚糖结构进行改性：由于壳聚糖上的羟基或氨基可与氯代烷酸 氯乙酸、乙醛酸等反响，将极性的竣酸基团引入分子链上。竣甲基壳聚糖的制图1采用Materials Studio MS软件对材料的结构进行模
8、拟和重构，把抽象的晶体结 构晶胞或者原子构型以简单的可视三维原子球棍模型表示出来，使人们更直观 地理解复杂晶体结构。通过建立晶胞和原子构型，形象描述晶体结构几何对称理论 体系。用Materials Studio软件对竣甲基壳聚糖的制备原理进行模拟如下列图。通过Materials Studio软件使壳聚糖以及竣甲基壳聚糖分子中微观粒子的结构形象化，可视化。50% NaOH-20 CC1CH2COOH其中竣甲甲基化研究比拟广泛，由于竣基基团和壳聚糖反响位置的不同，在反响中，可以生成量子竣甲基壳聚糖，分为：O-竣甲基壳聚糖O-CM-Chitosan、N-竣甲基壳聚糖N-CM-Chitosan 和 N
9、,O-竣甲基壳聚糖N,O-CM-Chitosan。2 .竣甲基壳聚糖水凝胶的制备本文以EDC为交联剂，之前制备好的竣甲基壳聚糖为单体，参加引发剂过二硫酸钱，使壳聚糖上的竣基和自身的氨基发生交联反响制备得到EDC/竣甲基壳聚糖水凝胶，水凝胶交联原理图如下2。图23 .计算化学应用的展望计算方法和能力的开展提供了复杂体系前所未有的细节性的理解。这些分子水平的 研究进展反过来也必将对物质科学中的自然规律的总结和根底理论的开展，为系统 性理解复杂体系和复杂过程提供重要理论根底。在计算和硬件、软件和根本算法飞 速开展的时代，强调计算的重要性是一件自然而然的事情。根本理论方法和更根底 的解析理论模型的研究
10、因为其困难性和长期性容易被忽略，特别需要关注。不过， 有理由相信计算化学在理论指导实践的过程中会发挥其巨大的作用，并具有更加广 阔的应用前景。参考文献：1. T. Shirakura, Taylor J. Kelson, Aniruddha Ray, Antonina E. Malyarenko, Raoul Kopelman. Hydrogel nanoparticles with thermally controlled drug release. ACS Macro Lett. 32021 602606.2. Z.X. Wu, X.Y. Zou, L.L. Yang, S. Lin, J
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