多糖化學(xué)修飾方法探究

摘 要：生物活性多糖除了自身具有活性外，將其分子進(jìn)行化學(xué)修飾得到的修飾后多糖有可能具有較修飾前更高的活性或者產(chǎn)生新的活性。本文重點(diǎn)介紹了幾種多糖化學(xué)修飾的方法。

關(guān)鍵詞：化學(xué)修飾硫酸化烷基化乙?；钚?/p>

中圖分類號(hào)：O629 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2012）03（b）-0000-00

多糖類是生物體內(nèi)除蛋白質(zhì)和核酸外又一類重要的生物大分子，具有抗感染、免疫促進(jìn)、腫瘤防治、病毒性肝炎、類風(fēng)濕癥、艾滋病等免疫損傷或免疫缺損癥和抗氧化等多方面功能和生物活性.具有生物學(xué)功能的多糖又被稱為“生物應(yīng)答效應(yīng)物”(biological response modifier，BRM)或活性多糖.影響多糖生物學(xué)活性的結(jié)構(gòu)因素包括多糖的主鏈性質(zhì)、支鏈性質(zhì)和多糖分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)，其中多糖主鏈的糖單元組成、糖苷鍵類型均直接決定多糖的活性，多糖支鏈的類型、聚合度、支鏈在多糖鏈上的分布及其取代度決定了多糖的活性大小，多糖分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)如鏈的柔韌性和空間構(gòu)像與多糖的活性緊密相關(guān). 為提高多糖的生物活性，多糖的分子修飾和結(jié)構(gòu)改造具有重要意義.近年來(lái)，有關(guān)多糖的分子修飾研究已大有進(jìn)展.利用糖殘基上的羥基、羧基、氨基等基團(tuán)運(yùn)用化學(xué)方法進(jìn)行修飾，有可能提高多糖的活性.修飾的方法很多，有硫酸化、羧甲基化、硒化、甲基化、氧化、部分水解、磷酸酯化、雙基團(tuán)衍生化等。

1多糖的硫酸化

硫酸化多糖因其抗病毒活性得到了人們的廣泛關(guān)，因而近些年來(lái)多糖的硫酸化成為多糖結(jié)構(gòu)修飾的個(gè)重要方向。多糖經(jīng)過(guò)硫酸化修飾后，除了能獲得抗病毒活性外，還可產(chǎn)生其它生物學(xué)活性。

硫酸化方法的原理為:溶于一定溶劑系統(tǒng)中的多糖與相應(yīng)的硫酸化試劑在一定的條件下反應(yīng)，使得多糖殘基上的某些羥基接上硫酸基團(tuán)。以氯磺酸試劑為例，多糖的硫酸化反應(yīng)是在路易斯堿溶液中由 -SO3H取代多糖羥基中的 -H ，經(jīng)中和而得的多糖硫酸鹽。

硫酸化多糖也稱多糖硫酸酯或硫酸酯多糖。鑒別多糖硫酸酯包括2個(gè)方面:1)肯定多糖分子上存在硫酸基，可用BaCl2-明膠比濁法確定SO42-的含量，或者用IR檢查是否有硫酸基團(tuán)的特異光吸收; 2)確定硫酸酯化多糖衍生物上的硫酸基取代位置，可以采用甲基化分析和核磁共振方法.一般認(rèn)為在甲基化過(guò)程中，強(qiáng)堿試劑容易造成硫酸基的脫落，該法不適合于硫酸基取代位置的確定.而13C-NMR化學(xué)位移范圍較1H_NMR為廣，其化學(xué)位移可達(dá)200，所以共振訊號(hào)分得開，不但能確定各種碳的位置，而且還能區(qū)別分子的構(gòu)型和構(gòu)像，可以說(shuō)是鑒別多糖硫酸基位置的一種較好的方法[1].

2多糖的烷基化

殼聚糖(簡(jiǎn)稱CTS)系甲殼素脫乙酰基的產(chǎn)物，由于具有良好的生物相容性、可降解性、成膜性和一定的抗菌消炎等性能，近年來(lái)在醫(yī)藥研究方面越來(lái)越受到青睞。多糖的烷基化是指向多糖中引入烷基、取代烷基或長(zhǎng)鏈芳香醇。目前研究較多的是殼聚糖的烷基化。王愛(ài)勤等[2]制備并研究了不同取代基長(zhǎng)度的烷基化殼聚糖衍生物，發(fā)現(xiàn)烷基取代基的引入削弱了殼聚糖分子間的氫鍵作用，從而改善了其溶解性能，其中乙基、丁基和辛基等烷基取代衍生物有良好的水溶性，而且烷基取代基碳原子越多，抗凝血性能越好。

血液在物質(zhì)表面的凝血機(jī)理比較復(fù)雜， S. Hirano等[3]對(duì)N-酰化殼聚糖膜的研究表明，血液相容性的差異與微相結(jié)構(gòu)有關(guān)，隨著碳原子數(shù)的增加，膜截面中纖維的微小單元的直徑逐漸減小，因而膜表面更加光滑，其抗凝血性能就逐漸增大。烷基取代基碳原子數(shù)越大，抗凝血性越好，也可能與微相結(jié)構(gòu)有關(guān)，值得進(jìn)一步研究。

3多糖的乙?；?/p>

多糖的乙酰化也是重要的多糖化學(xué)修飾方法。乙酰基可以使糖鏈的伸展發(fā)生變化，導(dǎo)致多糖的羥基暴露，從而增加其在水中的溶解度。研究表明多糖乙?；臄?shù)量和位置對(duì)多糖活性有顯著影響。O-3位具乙?；鶗r(shí)，多糖抗腫瘤活性最強(qiáng); O-5位具乙?；鶗r(shí)，抗腫瘤活性顯著減弱;在O位全部乙酰化時(shí)，活性消失。原因是乙?；芨淖兌嗵欠肿拥亩ㄏ蛐院蜋M向次序，從而改變了糖鏈的空間排布，進(jìn)而使之活性發(fā)生變化。對(duì)乙酰化纖維素經(jīng)活性化再修飾，可使修飾過(guò)程在均相體系中完成，修飾產(chǎn)物的取代基分布更為均勻，活性也更高。

多糖乙?；闹饕噭┦且宜岷鸵宜狒?。一般是先將多糖置于一定的溶劑如吡啶、甲醇、DMAc/ LiCl中，然后加入乙?；噭﹣?lái)完成酰化反應(yīng)。乙酰化部位可以發(fā)生在羥基氧和胺基氮上。例如纖維素的全乙酰化是在甲苯、高氯酸存在下與乙酰酐反應(yīng)而完成的。

4多糖的硒化

硒是生命活動(dòng)的必需元素，在人類防癌抗癌、延緩衰老、提高機(jī)體免疫力、預(yù)防和治療心血管疾病和克山病等方面都發(fā)揮著重要作用。硒的存在形式有無(wú)機(jī)硒和有機(jī)硒兩種，相對(duì)而言有機(jī)硒毒性低、副作用小，能夠更好地發(fā)揮硒的生理活性。有機(jī)硒主要包括硒多糖、硒氨基酸、硒蛋白和硒核酸等，其中硒多糖不但具有無(wú)機(jī)硒的多種活性，還具有多糖的各種生理功能，并且硒多糖的活性普遍高于硒和多糖，也更利于被機(jī)體吸收利用。

硒多糖不僅能夠抑制腫瘤的生長(zhǎng)，而且能夠直接殺傷或殺死癌細(xì)胞，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。高林等發(fā)現(xiàn)靈芝硒多糖比靈芝多糖有更顯著的抑制腫瘤生長(zhǎng)的活性，而且這種抑瘤活性與硒多糖的分子組成以及分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

硒多糖作為有機(jī)硒化合物，具有抗腫瘤、抗氧化、清除自由基、調(diào)節(jié)免疫功能、抗病毒、降血糖、降血脂等多種生理活性，是一種較好的生物補(bǔ)硒劑。但目前國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)及人工合成的硒多糖種類還很有限，各種硒多糖化學(xué)結(jié)構(gòu)及其在生物體內(nèi)的作用機(jī)制尚未完全清楚，因此對(duì)毒副作用小、生物可利用性好的硒多糖進(jìn)行更深入的研究，對(duì)今后硒多糖在保健或藥物方面的開發(fā)利用具有十分重要的意義。

5多糖化學(xué)修飾其他方法

除了上述幾種修飾方法，多糖的化學(xué)修飾法還有羧甲基化、硬脂?；被?、碘化等[4 ]。這些方法都可在修飾后，對(duì)多糖的活性有不同程度的提高。

6展望

多糖結(jié)構(gòu)修飾是糖藥物化學(xué)研究的一個(gè)重要分支 。多糖衍生物的強(qiáng)抗病毒活性已經(jīng)在臨床應(yīng)用上得到了充分的證明抗凝血抗氧化抗腫瘤等活性也有很多的研究報(bào)道在應(yīng)用的研究上通過(guò)化學(xué)方法對(duì)多糖分子進(jìn)行改性，使其具有更多的生物活性或者強(qiáng)化已有的生物活性 ，能夠更廣泛地應(yīng)用于臨床。糖類化合物作為藥物一般沒(méi)有細(xì)胞毒性 ，作成為當(dāng)今研究的重點(diǎn)方向之一，深受化學(xué)家、藥物學(xué)家的重視。

參考文獻(xiàn)

[1]劉占峰，孫漢文.多糖的化學(xué)修飾研究進(jìn)展[J].河北大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，25(1)：104-108.

[2]王愛(ài)勤，俞賢達(dá)，烷基化殼聚糖衍生物的制備與性能研究[J ] .功能高分子學(xué)報(bào)，1998 ，11 (1) :83-86.

[3] S.Hirano et al.， J.Biomed.Mater.Res.， 1981， 15: 903.

[4]崔勝云，池善女，劉立春，等.碘化殼聚糖的制備及其抗菌活性的研究[J ] .中國(guó)生化藥物雜志，2005 ，26 (3) :138-140.