MS軟件在羧甲基殼聚糖水凝膠制備中的應(yīng)用匯總

1、MS軟件在竣甲基/殼聚糖水凝膠制備中的應(yīng)用在自然界中，多糖分布極為廣泛，它是一種天然的聚合物，具有獨特 的結(jié)構(gòu)和特殊的特性，多糖物質(zhì)在人們的生活的各個方面發(fā)揮著重要 的作用。甲殼素chitin是一種堿性多糖，也是地球上第二大天然再生 資源纖維素的含量第一，其分布廣泛，存在于甲殼動物如蝦、蟹等的外殼、藻類等低等植物及微生物菌類的細(xì)胞壁中。甲殼 素的C-2位的羥基被乙酰基取代，同植物纖維素的結(jié)構(gòu)相似，它在地球 上的含量極為豐富，每年自然界的生成量可多達1000億噸。甲殼素呈無定形的白色或淡黃色固體粉末，按其來源不同，分為a和B兩種構(gòu)型，其分子鏈以螺旋形式平行排列，分子中有大量的乙?；土u基， 分子

2、內(nèi)氫鍵作用較強，具有十分緊密的晶體結(jié)構(gòu)，不溶于烯酸、堿、 水和一般的有機溶劑，只能溶解于強酸以及少數(shù)有機溶劑中。甲殼素 為N-乙酰-D-葡萄糖胺的聚糖，其結(jié)構(gòu)式為：對酶的敏感性，在用作制備水凝獨特的優(yōu)點，如無免疫原性，無傳播動物源病菌的潛在危險性等。其 中的一個多糖就是殼聚糖。殼聚糖chitosan是由2-乙酰氨基葡萄糖和2-氨基葡萄糖和通過*,4糖 昔鍵連接而成，結(jié)構(gòu)與纖維素類似，具化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：膠材料方面，引起人們廣泛的興趣。在這些高分子中，多糖還具有其由于其良好的生物相容性、低毒性,甲殼素在強堿性環(huán)境下，可通過脫乙酰而得到殼聚糖，殼聚糖是甲殼 素最為重要的衍生物。殼聚糖具有其他天然高分子

3、材料的優(yōu)點，又不 會引發(fā)免疫反響。殼聚糖CS不同于其他多糖，其分子結(jié)構(gòu)中存在 氨基，可被質(zhì)子化，能形成聚電解質(zhì)絡(luò)合物。殼聚糖是一種無毒、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，在生物醫(yī)藥，環(huán)境工程以及生物技術(shù)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，使 之成為藥物控制釋放領(lǐng)域中的理想載體。將殼聚糖竣甲基化，可制備得到水溶性很好的竣甲基殼聚糖CMCS ,一方面竣基的引入極大提高了殼聚糖在水中的溶解性，另一方面，竣甲 基殼聚糖分子中既含有氨基又含有竣基，是一種兩性高分子聚合物， 應(yīng)用比殼聚糖更加廣泛。甲醛、戊二醛、馬來酸酊、鈣離子等常用來 作為制備殼聚糖系水凝膠的交聯(lián)劑。 但甲醛、戊二醛

4、等的毒性較大，這影響了水凝膠在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用。而經(jīng)鈣離子交聯(lián)得到的水 凝膠機械性能較差，而且容易與體內(nèi)的陽離子 如鈉離子等發(fā)生離子交 換，使水凝膠迅速崩解，從而使凝膠中負(fù)載的藥物快速釋放，影響藥 物的緩釋效果。1-乙基-3-二甲氨基丙基碳二亞胺鹽酸鹽EDC是一種無毒的肽鍵縮合 劑，本身并沒有成為交聯(lián)的一局部，常作為氨基和竣基的交聯(lián)。為了防止有毒的交聯(lián)劑的使用，拓寬竣甲基殼聚糖在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用，所以本研究以水溶性好的竣甲基殼聚糖(CMCS為原料，以EDC為 交聯(lián)劑，制備得到新型的EDC/竣甲基殼聚水凝膠。水凝膠是由帶有親水性基團(一COOH、一OH、一CONH2的水溶性單體通過聚合 反

5、響并以物理或化學(xué)交聯(lián)的方式所形成的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子聚合物。水凝 膠能顯著地溶脹與水中或者生物體液中溶脹并能保持大量水分而不被溶解。近年 來，智能水凝膠引起了科研者的大量關(guān)注，因為智能水凝膠能夠感知周圍環(huán)境如溫 度、磁場、電場、pH、離子強度等刺激的微小變化并對環(huán)境刺激產(chǎn)生響應(yīng)特性。 水凝膠的響應(yīng)性能是通過凝膠的可逆體積相變來實現(xiàn)的，并使它在傳感器、人造肌 肉、藥物控制釋放、組織工程、催化體系、酶的固定等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。由于傳統(tǒng)的給藥方式有口服和注射等，使治療藥物的毒性不僅存在于月中瘤部位，而 且會散布于身體的各個部位，對正常身體部位產(chǎn)生一定程度的損傷。同時由于藥物 濃度在體內(nèi)廣

6、泛分布，到達月中瘤部位的藥物濃度就會變小，可能導(dǎo)致其低于藥物的 治療濃度，以致使它達不到應(yīng)有的效果。溫敏性載藥水凝膠可以對藥物的釋放起到一定的緩釋作用，使藥物釋放變得緩慢；也可以根據(jù)病變部位與正常組織不同而 識別病變器官，從而有選擇性地進攻，使藥物濃度更有效地分布，增強藥物治療效 果，同時到達原位控制治療，減小藥物的毒副作用，因此，制備能夠負(fù)載藥物并具 有藥物緩釋性能的藥物載體，在臨床醫(yī)學(xué)和制藥學(xué)中是非常需要的。智能水凝膠由 于其能夠在相對苛刻的條件下，保護藥物并將藥物在原位緩慢釋放藥物而倍受青 睞。實驗及用chemofice軟件進行初步表征1.竣甲基殼聚糖的制備由于殼聚糖具有良好的生物活性和

7、生物相容性等優(yōu)良特點，因此被廣泛的應(yīng)用于生 物醫(yī)藥等領(lǐng)域。然而殼聚糖的親水性較差，僅能溶解在酸性介質(zhì)溶液中，不溶于 水，不溶于中性和堿性的環(huán)境中，限制了其子在生物領(lǐng)域和生物大分子藥物傳輸遞 送上的應(yīng)用。由于殼聚糖分子具有豐富的活性羥基和氨基基團，通過化學(xué)方法，對 其分子進行修飾，制備殼聚糖衍生物，這不僅提高了殼聚糖的溶解性，同時新引入 的取代基團也增加了殼聚糖新的活性特點和性能。通過竣基化反響對殼聚糖結(jié)構(gòu)進行改性： 由于殼聚糖上的羥基或氨基可與氯代烷酸氯乙酸 、乙醛酸等反響，將極性的竣酸基團引入分子鏈上?？⒓谆鶜ぞ厶堑闹茍D1采用Materials Studio MS軟件對材料的結(jié)構(gòu)進行模擬和重

8、構(gòu)，把抽象的晶體結(jié) 構(gòu)晶胞或者原子構(gòu)型以簡單的可視三維原子球棍模型表示出來，使人們更直觀 地理解復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)。通過建立晶胞和原子構(gòu)型，形象描述晶體結(jié)構(gòu)幾何對稱理論 體系。用Materials Studio軟件對竣甲基殼聚糖的制備原理進行模擬如下列圖。通過Materials Studio軟件使殼聚糖以及竣甲基殼聚糖分子中微觀粒子的結(jié)構(gòu)形象化，可視化。50% NaOH-20 CC1CH2COOH其中竣甲甲基化研究比擬廣泛，由于竣基基團和殼聚糖反響位置的不同，在反響中，可以生成量子竣甲基殼聚糖，分為：O-竣甲基殼聚糖O-CM-Chitosan、N-竣甲基殼聚糖N-CM-Chitosan和N,O-竣甲

9、基殼聚糖N,O-CM-Chitosan。2. .竣甲基殼聚糖水凝膠的制備本文以EDC為交聯(lián)劑，之前制備好的竣甲基殼聚糖為單體，參加引發(fā)劑過二硫酸錢，使殼聚糖上的竣基和自身的氨基發(fā)生交聯(lián)反響制備得到EDC/竣甲基殼聚糖水圖23.計算化學(xué)應(yīng)用的展望計算方法和能力的開展提供了復(fù)雜體系前所未有的細(xì)節(jié)性的理解。這些分子水平的 研究進展反過來也必將對物質(zhì)科學(xué)中的自然規(guī)律的總結(jié)和根底理論的開展，為系統(tǒng) 性理解復(fù)雜體系和復(fù)雜過程提供重要理論根底。在計算和硬件、軟件和根本算法飛 速開展的時代，強調(diào)計算的重要性是一件自然而然的事情。根本理論方法和更根底 的解析理論模型的研究因為其困難性和長期性容易被忽略，特別需要

10、關(guān)注。不過， 有理由相信計算化學(xué)在理論指導(dǎo)實踐的過程中會發(fā)揮其巨大的作用，并具有更加廣 闊的應(yīng)用前景。參考文獻：1. T. Shirakura, Taylor J. Kelson, Aniruddha Ray, Antonina E. Malyarenko, Raoul Kopelman. Hydrogelnanoparticles with thermally controlled drug release. ACS Macro Lett. 32021 602606.2. Z.X. Wu, X.Y. Zou, L.L. Yang, S. Lin, J. Fan, B. Yang, et al

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