殼聚糖

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殼聚糖,英文名稱Chitosan,是甲殼質經脫乙醯反應後的產品,脫乙醯基程度(D.D)決定了大分子鏈上胺基(NH2)含量的多少,而且D.

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D增加,由於胺基質子化而使殼聚糖在稀酸溶液中帶電基團增多,聚電解質電荷密度增加,其結果必將導致其結構,性質和性能上的變化,至今殼聚糖稀溶液性質方面的研究都忽略了D.D值對方程的影響.VANDUM等人曾研究了不同離子強度對殼聚糖在稀溶液中的分子尺寸和粘度的影響.結果認為離子強度不同會改變無規線團的膨脹度進而改變分子尺寸和特性粘度,通過對不同D.D殼聚糖進行MARK-HOUWINK方程常數的測定,結果表明K,A值隨D.D值的變化.從而由MARK-HOUWINK方程常數K,A有規律地依賴於殼聚糖的脫乙醯度而變化,而且在相同分子量時,隨著脫乙醯度的增加,殼聚糖在稀溶液中分子尺寸,特性粘度和擴張因子等增加,而特性比和空間位阻因子隨著脫乙醯度的增加而減少.從而在適用範圍內的任意一個殼聚糖樣品通過比較簡單的特性粘度測量,即可計算其平均分子量,從而可積累一些基礎數據用於進一步的研究工作.由於殼聚糖和甲殼質具有高化學反應活性並且易於被一些化學試劑修飾,因此這方面的研究工作進行的較多,也取得了可喜的成果.從而通過各種方法對殼聚糖進行了性質改良.國外通過冰凍氫氧化鈉-十二烷基硫酸鈉系統的簡單步驟製備成功了烷基-CHITIN纖維.烷基化產生了各種不同鏈長和體容度的烷基鹵素化合物,對水或甲酸的親合性的增加,這種親合性的增加是由於部分分子晶體結構破壞而產生的.核磁共振的研究表明C6位置上的羥基優於C3位置被取代.同時也製備了烷基-CHITIN纖維和薄膜.這種親合性質的改善,在以後的殼聚糖應用中有良好的價值.另外還製備出了殼聚糖多孔小珠,對重金屬有螯合作用,也可以用於生物材料的固定化反應.通過碘化鹵化製備了殼聚糖移植共聚物.鹵化與碘化的方法主要進行殼聚糖功能集團的改造,其中碘化條件溫和,並可以產生各種反應的前體.該反應易於發生在C6位值上,另外用於製備陽離子移植共聚物.其反應條件在室溫和紫外光308NM處進行.對殼聚糖各種功能集團的改造還包括製備羥基殼聚糖.目前國內用甲醛乙酸酐為交聯劑,製備了以殼聚糖為母體的殼聚糖凝膠LCM-X(LCM1,LCM2).並對其性質進行研究.國內外關於殼聚糖凝膠的研究及應用報導較少.該論文對此進行了探索.製備LCM-X既不溶於水,稀酸和鹼溶液,也不溶於一般的有機溶劑,但是LCM-X是具有活性基團(NH2)的凝膠,並且具有較好的機械強度和化學性質穩定性等優良性能且不需特殊處理,即帶有活性基團(NH2),以及其母體幾丁質資源豐富,價格低廉,是一種很有應用前景的生物多聚物.但是由於目前尚未找到適宜的分散劑,致使LCM-X未能形成顆粒化的產品,應用受限制.這一點有待於進一步研究解決.國內外對水凝膠的方面的研究很重視,開發新的水凝膠資源是主要的任務之一,水凝膠具有優良的生物相容性,抗凝血性,吸水溶脹性和良好的光學性能.在固定化酶,細胞分離,蛋白製備,緩釋藥物,較接觸旋的製造以及人工臟器的研究中具有重要的作用.但是目前在國內外見詳細的報導有關殼聚糖水凝膠性質的研究,國內僅對水凝膠的初步性質進行了探索,結果認為水凝膠以甲醇為成膠介質凝膠的吸脹性最強,交鏈度與殼聚糖水凝膠的RV值成反比.關於殼聚糖凝膠的研究有待於進一步開展.

殼聚糖的生物相容性良好,在生物醫學及製藥等方面的應用極其廣泛,可用作燒傷敷料及傷口癒合劑,包紮紗布用殼聚糖處理後,傷口癒合速度可提高75%。用殼聚糖製成的可吸收性手術縫線,機械強度高,可長期貯存,能用常規方法消毒,可染色,可摻入藥劑,能被組織降解吸收,免除患者拆線的痛苦。殼聚糖能抑制胃酸和潰瘍,具有降解膽固醇及三甘油脂的作用。肝素是一種帶有磺酸基、羧基的極有效的抗凝血劑硫酸酯化的殼聚糖在結構上與肝素相似,這種類肝素衍生物一般具有相當甚至超過肝素活性,為提供合成廉價的抗凝血劑提供了有效的途徑。此外,殼聚糖還可用於製作人工腎透析膜和隱形眼鏡。由殼聚糖製備出的微膠囊,是一種生物降解型的高分子膜材料,是優良且極具發展前途的醫用緩釋體系

分子式(Formula): (C6H11NO4)n

CAS No.: 9012-76-4

此外,殼聚糖在食品上可用作保鮮膜。將其水溶液塗於果蔬表面,可人為在果蔬表面形成一個低氧高二氧化碳的密閉環境,抑制果蔬呼吸,同時抑菌繁殖,提高果蔬光澤度,提高果樹的感官品質。  

護膚品中的應用

殼聚糖最早是作為食品添加劑使用,近幾年開始用於化妝品中,已成為化妝品界的新寵。殼聚糖用於化妝品時具有以下優點:

(1)具有優良的生物相容性和成膜性,可充分保持營養成分

由於殼聚糖的組成單元成分氨基葡萄糖和人體表皮脂膜層重要成分神經醯胺的結構非常相似,因此它可與表皮脂膜層相互作用,產生一層殼聚糖脂膜層。殼聚糖脂膜層具有優良的延展性,利用這一特性殼聚糖已用於製造人造皮膚、手術縫合線等。

同樣,添加了殼聚糖的化妝品,可在人體表皮上形成一層天然仿生皮膚,由於其具有良好的通透性,可以充分保持化妝品中的有效成份如保濕劑和營養劑等。另外,殼聚糖膜在人體表皮上會形成一道天然屏障,可以阻斷或減弱紫外線和病菌等對皮膚的侵害。

(2)具有抑菌功能和顯著的美白效果

殼聚糖具有明顯的抑制黴菌、細菌酵母的效果,目前已用於水果、熟肉製品的保鮮,如日本在熟肉的保鮮上已廣泛使用殼聚糖,義大利用殼聚糖保鮮的水果可在室溫下保存1年。

殼聚糖用於化妝品中,可滲透進入皮膚毛囊孔,抑制並殺死毛囊孔中藏匿的黴菌、細菌等有害微生物,從而消除由於微生物侵害而引起的粉刺皮炎,同時可消除由於微生物積累而引起的黑色素、色斑等。殼聚糖本身還可以抑制黑色素形成酶的活性,從而消除由於代謝失調而引起的黑色素。可以說殼聚糖化妝品是一種性能很好的美白化妝品。

(3)具有保濕、刺激細胞再生及修飾皮膚的功能

殼聚糖大分子上有許多結合水分子的氨基,具有優良的吸水性和保水性,經化學改性的殼聚糖(如引入羧甲基後)能進一步改善其保水性。人體皮膚由於日晒、乾燥和衰老等原因,會產生乾裂;隨著年齡的增加,人體細胞的再生速度減慢,表皮細胞聚集會產生空隙即我們常說的皺紋,採用含殼聚糖的化妝品不但可以給皮膚提供營養成分如膠原蛋白等,而且殼聚糖可填充在表皮產生的乾裂縫中,和表皮脂膜層中神經醯胺作用,最終和表皮長成一體,以達到修飾美容的效果。另外,殼聚糖還是一種優良的細胞生長誘導因子,目前已廣泛用於動植物細胞的增殖培養中。用於化妝品時,它可以刺激加快表皮細胞的再生速度,從而達到減緩衰老,修飾美容的效果。

殼聚糖不但在護膚品中有著重要應用,而且在護髮液和浴液等日用品中也有著重要用途。如利用殼聚糖優良的成膜特性,可用於多種髮膠和香波中。

目前殼聚糖主要是從蝦殼或蟹殼中提取,這個方法有兩個缺點:首先是原料有限,收集受季節限制,生產成本高;其次由於原料種類、產地和生產工藝不同,殼聚糖的質量不穩定。國內外自90年代開始研究發酵法生產殼聚糖的方法,如日本旭硝子公司已於1993年開發了發酵法生產殼聚糖工藝。北京化工大學1998年也開發成功了發酵法生產殼聚糖的工藝,該方法可大大地降低殼聚糖生產成本,使發酵法生產殼聚糖取代以蝦殼或蟹殼為原料的生產方法成為可能。  

代表性產品

1)法國BeautyMed殼聚糖精華濕粉,採用醫藥化妝品級殼聚糖成份,粉質柔軟,含豐富的殼聚糖,特有的奈米微脂囊包覆技術穩定了殼聚糖分子的活性,精準特效部分,深入真皮層細胞15小時緩釋釋放活性分子,高效修護受損細胞。幫助細胞再生, 為極度受損皮膚補充水份, 令皮膚達到長期的柔軟。

2)日本DHC蝶翠詩紅鰭東方魨膠原彈力美容霜,該款美容霜中除東方鰭膠原蛋白外,還添加了保水力卓越的透明質酸軟骨素胺基酸和殼聚糖誘導體等保濕成分。柔滑質感,能溫和包覆肌膚,賦予肌膚保護。並能夠將水分和美容成分牢牢鎖住,令肌膚持久保持滋潤觸感。

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