壳聚糖

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壳聚糖,英文名称Chitosan,是甲壳质经脱乙酰反应后的产品,脱乙酰基程度(D.D)决定了大分子链上胺基(NH2)含量的多少,而且D.

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D增加,由于胺基质子化而使壳聚糖在稀酸溶液中带电基团增多,聚电解质电荷密度增加,其结果必将导致其结构,性质和性能上的变化,至今壳聚糖稀溶液性质方面的研究都忽略了D.D值对方程的影响.VANDUM等人曾研究了不同离子强度对壳聚糖在稀溶液中的分子尺寸和粘度的影响.结果认为离子强度不同会改变无规线团的膨胀度进而改变分子尺寸和特性粘度,通过对不同D.D壳聚糖进行MARK-HOUWINK方程常数的测定,结果表明K,A值随D.D值的变化.从而由MARK-HOUWINK方程常数K,A有规律地依赖于壳聚糖的脱乙酰度而变化,而且在相同分子量时,随着脱乙酰度的增加,壳聚糖在稀溶液中分子尺寸,特性粘度和扩张因子等增加,而特性比和空间位阻因子随着脱乙酰度的增加而减少.从而在适用范围内的任意一个壳聚糖样品通过比较简单的特性粘度测量,即可计算其平均分子量,从而可积累一些基础数据用于进一步的研究工作.由于壳聚糖和甲壳质具有高化学反应活性并且易于被一些化学试剂修饰,因此这方面的研究工作进行的较多,也取得了可喜的成果.从而通过各种方法对壳聚糖进行了性质改良.国外通过冰冻氢氧化钠-十二烷基硫酸钠系统的简单步骤制备成功了烷基-CHITIN纤维.烷基化产生了各种不同链长和体容度的烷基卤素化合物,对水或甲酸的亲合性的增加,这种亲合性的增加是由于部分分子晶体结构破坏而产生的.核磁共振的研究表明C6位置上的羟基优于C3位置被取代.同时也制备了烷基-CHITIN纤维和薄膜.这种亲合性质的改善,在以后的壳聚糖应用中有良好的价值.另外还制备出了壳聚糖多孔小珠,对重金属有螯合作用,也可以用于生物材料的固定化反应.通过碘化卤化制备了壳聚糖移植共聚物.卤化与碘化的方法主要进行壳聚糖功能集团的改造,其中碘化条件温和,并可以产生各种反应的前体.该反应易于发生在C6位值上,另外用于制备阳离子移植共聚物.其反应条件在室温和紫外光308NM处进行.对壳聚糖各种功能集团的改造还包括制备羟基壳聚糖.目前国内用甲醛乙酸酐为交联剂,制备了以壳聚糖为母体的壳聚糖凝胶LCM-X(LCM1,LCM2).并对其性质进行研究.国内外关于壳聚糖凝胶的研究及应用报导较少.该论文对此进行了探索.制备LCM-X既不溶于水,稀酸和碱溶液,也不溶于一般的有机溶剂,但是LCM-X是具有活性基团(NH2)的凝胶,并且具有较好的机械强度和化学性质稳定性等优良性能且不需特殊处理,即带有活性基团(NH2),以及其母体几丁质资源丰富,价格低廉,是一种很有应用前景的生物多聚物.但是由于目前尚未找到适宜的分散剂,致使LCM-X未能形成颗粒化的产品,应用受限制.这一点有待于进一步研究解决.国内外对水凝胶的方面的研究很重视,开发新的水凝胶资源是主要的任务之一,水凝胶具有优良的生物相容性,抗凝血性,吸水溶胀性和良好的光学性能.在固定化酶,细胞分离,蛋白制备,缓释药物,较接触旋的制造以及人工脏器的研究中具有重要的作用.但是目前在国内外见详细的报导有关壳聚糖水凝胶性质的研究,国内仅对水凝胶的初步性质进行了探索,结果认为水凝胶以甲醇为成胶介质凝胶的吸胀性最强,交链度与壳聚糖水凝胶的RV值成反比.关于壳聚糖凝胶的研究有待于进一步开展.

壳聚糖的生物相容性良好,在生物医学及制药等方面的应用极其广泛,可用作烧伤敷料及伤口愈合剂,包扎纱布用壳聚糖处理后,伤口愈合速度可提高75%。用壳聚糖制成的可吸收性手术缝线,机械强度高,可长期贮存,能用常规方法消毒,可染色,可掺入药剂,能被组织降解吸收,免除患者拆线的痛苦。壳聚糖能抑制胃酸和溃疡,具有降解胆固醇及三甘油脂的作用。肝素是一种带有磺酸基、羧基的极有效的抗凝血剂硫酸酯化的壳聚糖在结构上与肝素相似,这种类肝素衍生物一般具有相当甚至超过肝素活性,为提供合成廉价的抗凝血剂提供了有效的途径。此外,壳聚糖还可用于制作人工肾透析膜和隐形眼镜。由壳聚糖制备出的微胶囊,是一种生物降解型的高分子膜材料,是优良且极具发展前途的医用缓释体系

分子式(Formula): (C6H11NO4)n

CAS No.: 9012-76-4

此外,壳聚糖在食品上可用作保鲜膜。将其水溶液涂于果蔬表面,可人为在果蔬表面形成一个低氧高二氧化碳的密闭环境,抑制果蔬呼吸,同时抑菌繁殖,提高果蔬光泽度,提高果树的感官品质。  

护肤品中的应用

壳聚糖最早是作为食品添加剂使用,近几年开始用于化妆品中,已成为化妆品界的新宠。壳聚糖用于化妆品时具有以下优点:

(1)具有优良的生物相容性和成膜性,可充分保持营养成分

由于壳聚糖的组成单元成分氨基葡萄糖和人体表皮脂膜层重要成分神经酰胺的结构非常相似,因此它可与表皮脂膜层相互作用,产生一层壳聚糖脂膜层。壳聚糖脂膜层具有优良的延展性,利用这一特性壳聚糖已用于制造人造皮肤、手术缝合线等。

同样,添加了壳聚糖的化妆品,可在人体表皮上形成一层天然仿生皮肤,由于其具有良好的通透性,可以充分保持化妆品中的有效成份如保湿剂和营养剂等。另外,壳聚糖膜在人体表皮上会形成一道天然屏障,可以阻断或减弱紫外线和病菌等对皮肤的侵害。

(2)具有抑菌功能和显著的美白效果

壳聚糖具有明显的抑制霉菌、细菌酵母的效果,目前已用于水果、熟肉制品的保鲜,如日本在熟肉的保鲜上已广泛使用壳聚糖,意大利用壳聚糖保鲜的水果可在室温下保存1年。

壳聚糖用于化妆品中,可渗透进入皮肤毛囊孔,抑制并杀死毛囊孔中藏匿的霉菌、细菌等有害微生物,从而消除由于微生物侵害而引起的粉刺皮炎,同时可消除由于微生物积累而引起的黑色素、色斑等。壳聚糖本身还可以抑制黑色素形成酶的活性,从而消除由于代谢失调而引起的黑色素。可以说壳聚糖化妆品是一种性能很好的美白化妆品。

(3)具有保湿、刺激细胞再生及修饰皮肤的功能

壳聚糖大分子上有许多结合水分子的氨基,具有优良的吸水性和保水性,经化学改性的壳聚糖(如引入羧甲基后)能进一步改善其保水性。人体皮肤由于日晒、干燥和衰老等原因,会产生干裂;随着年龄的增加,人体细胞的再生速度减慢,表皮细胞聚集会产生空隙即我们常说的皱纹,采用含壳聚糖的化妆品不但可以给皮肤提供营养成分如胶原蛋白等,而且壳聚糖可填充在表皮产生的干裂缝中,和表皮脂膜层中神经酰胺作用,最终和表皮长成一体,以达到修饰美容的效果。另外,壳聚糖还是一种优良的细胞生长诱导因子,目前已广泛用于动植物细胞的增殖培养中。用于化妆品时,它可以刺激加快表皮细胞的再生速度,从而达到减缓衰老,修饰美容的效果。

壳聚糖不但在护肤品中有着重要应用,而且在护发液和浴液等日用品中也有着重要用途。如利用壳聚糖优良的成膜特性,可用于多种发胶和香波中。

目前壳聚糖主要是从虾壳或蟹壳中提取,这个方法有两个缺点:首先是原料有限,收集受季节限制,生产成本高;其次由于原料种类、产地和生产工艺不同,壳聚糖的质量不稳定。国内外自90年代开始研究发酵法生产壳聚糖的方法,如日本旭硝子公司已于1993年开发了发酵法生产壳聚糖工艺。北京化工大学1998年也开发成功了发酵法生产壳聚糖的工艺,该方法可大大地降低壳聚糖生产成本,使发酵法生产壳聚糖取代以虾壳或蟹壳为原料的生产方法成为可能。  

代表性产品

1)法国BeautyMed壳聚糖精华湿粉,采用医药化妆品级壳聚糖成份,粉质柔软,含丰富的壳聚糖,特有的纳米微脂囊包覆技术稳定了壳聚糖分子的活性,精准特效部分,深入真皮层细胞15小时缓释释放活性分子,高效修护受损细胞。帮助细胞再生, 为极度受损皮肤补充水份, 令皮肤达到长期的柔软。

2)日本DHC蝶翠诗红鳍东方鲀胶原弹力美容霜,该款美容霜中除东方鳍胶原蛋白外,还添加了保水力卓越的透明质酸软骨素氨基酸和壳聚糖诱导体等保湿成分。柔滑质感,能温和包覆肌肤,赋予肌肤保护。并能够将水分和美容成分牢牢锁住,令肌肤持久保持滋润触感。

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