高质量高分子量羧甲基壳聚糖的制备方法

摘要

本发明公开了一种高质量高分子量羧甲基壳聚糖的制备方法，包括以下步骤：①制备羧甲基壳聚糖粗品；②将步骤①制得的羧甲基壳聚糖粗品溶解于蒸馏水中后加入氯化十六烷基吡啶的水溶液，有沉淀析出，抽滤得到羧甲基壳聚糖的CPC络合盐；③盐析得到羧甲基壳聚糖溶液；④无水乙醇加入溶液中羧甲基壳聚糖析出，抽滤；⑤用二甲基亚砜洗涤步骤④抽滤得到的羧甲基壳聚糖；⑥用无水乙醇分级醇沉。本发明的制备方法可制得分子量为70W～80W的羧甲基壳聚糖，配制成骨关节腔注射液后，由于分子量较大，因此羧甲基壳聚糖在体内停留时间长，作用时间长，由于纯度高，注入骨关节腔后副反应少。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高质量、高分子量的羧甲基壳聚糖的制备方法。

背景技术

骨关节炎的反复发作及受累关节功能进行性减退的特点使其成为严重危害中老年人生活质量的重要疾病，骨关节炎最本质的病理变化是关节软骨的进行性退变，因此延缓甚至逆转软骨退变是进行骨关节炎防治研究的重点。

羧甲基壳聚糖能提供大量的氨基葡萄糖单体，氨基葡萄糖单体不仅是软骨基质重要的组成成份蛋白多糖的基本组成氮源，而且是使软骨具有良好粘弹性能的物质基础。今年来不断有研究表明，该类生物制剂全身或局部使用后具有改善软骨基质代谢，促进软骨自身修复的软骨保护作用。但氨基葡萄糖的制作成本高，价格昂贵（羧甲基化几丁质防治骨关节炎软骨退变的实验研究，吴宏斌，华中科技大学同济医学院，2002）。

羧甲基壳聚糖注射入骨关节内后，不仅能起润滑作用，而且会逐渐水解为氨基葡萄糖，起到促进软骨自身修复、治疗骨关节炎的作用。

现有关节腔内注射液中的羧甲基壳聚糖的分子量低，平均分子量为40万左右甚至更低，在股关节腔内的停留时间短，对股关节腔的作用时间短。有的产品会引起红肿和过敏，是由于羧甲基壳聚糖中杂质的毒性所引起的。

中国专利文献CN 104292365 A（申请号 201410573799.3）公开了一种利用甲壳素制备羧甲基壳聚糖的方法，该法取市售的甲壳素，加入氢氧化钠溶液浸泡，然后在搅拌过程中加入氯乙酸反应，反应结束后用盐酸或醋酸中和反应液，并在冷冻条件下冷冻，再用有机溶剂洗涤析出物，在真空状态下60℃～65℃干燥，得纤维状粉末即羧甲基壳聚糖。该方法的脱乙酰化程度和壳聚糖的分子量具有不确定性，导致所得的羧甲基壳聚糖的质量不稳定，所制备的羧甲基壳聚糖的分子量大小无法保证。

中国专利文献CN 103554303 B（申请号 201310533347.8）公开了一种纯化羧甲基壳聚糖的方法，1）浓缩：将粗制的羧甲基壳聚糖用水溶解后，用酸溶液将羧甲基壳聚糖水溶液pH调至所述羧甲基壳聚糖的等电点，使羧甲基壳聚糖形成沉淀，取沉淀，得到浓缩羧甲基壳聚糖；2）纯化：用高浓度乙醇洗涤所述的浓缩羧甲基壳聚糖使羧甲基壳聚糖沉淀析出，去除上层清液，取沉淀得到纯化的羧甲基壳聚糖；步骤2中用高浓度乙醇洗涤至上层清液的酒精度数≥95%。该法可应用在制备高分子量羧甲基壳聚糖，所述的高分子量羧甲基壳聚糖是指羧甲基壳聚糖的分子量大于30W的羧甲基壳聚糖。进一步的，该专利文献【0037】段公开“通过本发明的上述方法获得的羧甲基壳聚糖的分子量为30W～70W。优选的，上述方法获得的羧甲基壳聚糖的分子量为50W～60W。”该方法中，羧甲基壳聚糖的等电点控制难度较大；另外，该法的使用乙醇沉淀羧甲基壳聚糖的方法会将高、低分子量的羧甲基壳聚糖全部析出，也就是所得到的产品中高、低分子量的羧甲基壳聚糖共存。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种杂质含量低、高质量高分子量羧甲基壳聚糖的制备方法。

实现本发明目的的技术方案是一种高质量高分子量羧甲基壳聚糖的制备方法，包括以下步骤：

①制备羧甲基壳聚糖粗品。

②将步骤①制得的羧甲基壳聚糖粗品溶解于蒸馏水中得到羧甲基壳聚糖水溶液，向羧甲基壳聚糖水溶液中加入氯化十六烷基吡啶的水溶液，羧甲基壳聚糖与氯化十六烷基吡啶的摩尔比为1:1～1.2，此时有沉淀析出，抽滤得到羧甲基壳聚糖的CPC络合盐。

③将步骤②得到的羧甲基壳聚糖的CPC络合盐加入2.5%～5%的氯化钠溶液中盐析，盐析后得到羧甲基壳聚糖溶液。

④向步骤③得到的羧甲基壳聚糖溶液中加入其体积2至3倍的无水乙醇，使得羧甲基壳聚糖沉淀析出，抽滤。

⑤用二甲基亚砜洗涤步骤④抽滤得到的羧甲基壳聚糖沉淀2至3次。

⑥将步骤⑤二甲基亚砜洗涤后的羧甲基壳聚糖溶解于水中，向羧甲基壳聚糖水溶液中加入其体积1.4～1.6倍的无水乙醇，此时有羧甲基壳聚糖析出，过滤分离，收集得到第一批羧甲基壳聚糖；将收集得到的第一批羧甲基壳聚糖在低于50℃的温度下真空干燥后，得到高分子量羧甲基壳聚糖。

上述步骤⑥中过滤收集第一批羧甲基壳聚糖后，继续向羧甲基壳聚糖水溶液中加入无水乙醇，直至无水乙醇的体积是羧甲基壳聚糖水溶液的2.1～2.3倍，此时有羧甲基壳聚糖析出，过滤分离，收集得到第二批羧甲基壳聚糖；继续向羧甲基壳聚糖水溶液中加入无水乙醇，直至无水乙醇的体积是羧甲基壳聚糖水溶液的2.9～3.1倍，此时羧甲基壳聚糖全部析出，过滤分离，收集得到第三批羧甲基壳聚糖。

上述步骤③羧甲基壳聚糖的CPC络合盐加入2.5%～5%的氯化钠溶液中后，羧甲基壳聚糖的CPC络合盐的浓度为3‰～8‰。

上述步骤⑥得到的第一批羧甲基壳聚糖的分子量为70万～80万。

进一步的，步骤⑥得到的第二批羧甲基壳聚糖的分子量为45万～55万，第三批羧甲基壳聚糖的分子量为45万以下。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的制备方法制得的羧甲基壳聚糖的分子量为70W～80W，配制成骨关节腔注射液后，羧甲基壳聚糖不断水解为氨基葡萄糖，由于分子量较大，因此羧甲基壳聚糖在体内停留时间长，作用时间长。

（2）本发明在制备过程中首先得到含有高、低分子量的羧甲基壳聚糖粗品，然后通过分离纯化步骤将粗品中高分子量和低分子量的羧甲基壳聚糖分离，最终先后、分别获得分子量70 W～80W的高分子量羧甲基壳聚糖、分子量为45万～55万的羧甲基壳聚糖和分子量为45万以下的羧甲基壳聚糖，在分离的基础上还进行了纯化。

（3）本发明在纯化时，先制成羧甲基壳聚糖的CPC络合盐，再经盐析、有机溶剂洗涤、乙醇分级醇沉得到最终产物，所得的羧甲基壳聚糖中无杂蛋白，无热源，纯度高，质量好，注入骨关节腔中后副作用少。

附图说明

图1（a）和图1（b）为实施例1制得的第一批羧甲基壳聚糖的分子量分布分析分布图，图中横坐标为Molar Mass（摩尔质量），纵坐标为cumulative weight fraction（累积重量分数）；

图2（a）和图2（b）为实施例1制得的第二批羧甲基壳聚糖的分子量分布分析分布图；图中横坐标为Molar Mass（摩尔质量），纵坐标为cumulative weight fraction（累积重量分数）。

具体实施方式

（实施例1）

本实施例的高质量高分子量羧甲基壳聚糖的制备方法包括以下步骤：

①制备羧甲基壳聚糖粗品。

在反应瓶中加入氢氧化钠的异丙醇溶液中，氢氧化钠的浓度为40%。

将脱乙酰度为15%～45%的壳聚糖加入反应瓶中，加入后壳聚糖与氢氧化钠的质量比为1:4.8。

将预先溶解好的氯乙酸的异丙酮溶液在搅拌状态下，缓慢滴加到反应瓶中，加毕继续搅拌反应3h。壳聚糖与氯乙酸的质量比为5:1。

反应完毕后向反应后物料中加入浓盐酸，调节物料pH值为6～7，抽滤，用无水乙醇洗涤滤饼3次，洗涤后的滤饼在50℃以下干燥后得到羧甲基壳聚糖粗品。

②将步骤①制得的羧甲基壳聚糖粗品溶解于蒸馏水中得到羧甲基壳聚糖水溶液，蒸馏水用量保证羧甲基壳聚糖粗品完全溶解。

向羧甲基壳聚糖水溶液中加入CPC（氯化十六烷基吡啶）水溶液，羧甲基壳聚糖与CPC的摩尔比为1:1.2，此时有沉淀析出，抽滤得到羧甲基壳聚糖的CPC络合盐。

③将步骤②得到的羧甲基壳聚糖的CPC络合盐加入2.5%～5%（本实施例中为3%）的氯化钠溶液中盐析，加入后羧甲基壳聚糖的CPC络合盐的浓度为3‰～8‰（本实施例中为5‰），盐析后得到羧甲基壳聚糖溶液。

④向步骤③得到的羧甲基壳聚糖溶液中加入其体积2至3倍的无水乙醇，使得羧甲基壳聚糖全部沉淀析出，抽滤。

⑤用 DMSO（二甲基亚砜）洗涤步骤④抽滤得到的羧甲基壳聚糖2至3次。

⑥乙醇分级醇沉。

将步骤⑤DMSO洗涤后的羧甲基壳聚糖溶解于水中，羧甲基壳聚糖的浓度为30g/mL，向羧甲基壳聚糖水溶液中加入其体积1.5倍的无水乙醇，此时有羧甲基壳聚糖析出，过滤分离，收集得到第一批羧甲基壳聚糖。继续向羧甲基壳聚糖水溶液中加入无水乙醇至乙醇体积是其2.2倍，此时有羧甲基壳聚糖析出，过滤分离，收集得到第二批羧甲基壳聚糖。继续向羧甲基壳聚糖水溶液中加入无水乙醇至乙醇体积是其3倍，此时有羧甲基壳聚糖析出，过滤分离，收集得到第三批羧甲基壳聚糖。

将收集得到的第一批羧甲基壳聚糖在低于50℃的温度下下真空干燥，得到高分子量羧甲基壳聚糖。

用HPLC+GPC法分离，用18角度激光光散射仪（本实施例所用的是WyattTechnology Corporation DAWN HELEOS Ⅱ）检测上述制得的羧甲基壳聚糖，分子量及分子量分布图见图1（a）和图1（b）。

检测结果如下：Mn 6.931×10⁵（±1.992%），Mp>5（±2.261%），Mw>5（±2.212%），Mz>5（±5.113%）。

将收集得到的第二批羧甲基壳聚糖在低于50℃的温度下下真空干燥，用HPLC+GPC法分离，用18角度激光光散射仪（本实施例所用的是Wyatt Technology Corporation DAWNHELEOS Ⅱ）检测上述制得的羧甲基壳聚糖，分子量及分子量分布图见图2（a）和图2（b）。

检测结果如下：Mn 4.510×10⁵（±2.372%），Mp>5（±1.846%），Mw>5（±2.073%），Mz6.784×10⁵（±4.447%）。

本发明在制备过程中首先得到含有高、低分子量的羧甲基壳聚糖粗品，然后通过分离纯化步骤将粗品中高分子量和低分子量的羧甲基壳聚糖分离，最终先后、分别获得分子量70 W～80W的高分子量羧甲基壳聚糖、分子量为45万～55万的羧甲基壳聚糖和分子量为45万以下的羧甲基壳聚糖，在分离的基础上还进行了纯化。

本发明在纯化时，先制成羧甲基壳聚糖的CPC络合盐，再经盐析、有机溶剂洗涤、乙醇分级醇沉得到最终产物，所得的羧甲基壳聚糖中无杂蛋白，无热源，纯度高，质量好，注入骨关节腔中后副作用少。