磺基甜菜碱两性离子的合成
摘要: 本文设计了一种磺基甜菜碱两性离子的合成，并对其进行了表征。壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，由于这种天然高分子固有的特性，如生物官能性和生物相容性、生物降解性和无毒性、微生物降解性等优良性能，壳聚糖被各行各业广泛关注。然而，壳聚糖只在酸性条件下易水溶，但不溶于中性水和大部分有机溶剂，这种特性限制了它的适用范围。本项目中，针对壳聚糖在中性水中难溶解的特点，结合两性离子基团优点，寻找简明的方法制备两性基团取代壳聚糖，再通过磺基甜菜碱和壳聚糖上的伯胺基团反应，还原胺化N-乙酰化壳聚糖的胺而连接到壳聚糖上。由于两性基团的高水溶性，从而提高所得改性聚合物中性pH下的溶解性能，研究中将通过控制取代率来提高壳聚糖中性pH值下的水溶度。所得的聚合物的溶解性和各类参数将通过NMR、ATR光谱，比浊法，以及电势等来表征。壳聚糖经过改性，其水溶性、吸附性、抗菌性、耐酸碱性及机械性能等都得到了提高，应用范围进一步拓展。本文通过对磺基甜菜碱两性离子的合成的讲解，磺基甜菜碱具有性能温和、界面活性高、抗二价阳离子能力强等优点，生物相容性更加优良的磷基甜菜碱两性离子和磺基甜菜碱两性离子，通过对其的合成，分类做了大致的梳理，对磺基甜菜碱取代壳聚糖做了进一步的了解。
关键词：壳聚糖，磺基甜菜碱，两性离子，合成
前言:作为现今21 世纪最为重要的生物材料-之一---壳聚糖，是一种天然直链多糖，也被称为脱乙酰甲壳素，甲壳素是除纤维素外最丰富的天然高分子材料之一，广泛存在于甲壳类动物和昆虫中。由于其固有特性，它具有易成膜、极强的抗菌性等优良性能[1]，合理开发并利用好壳聚糖资源能有效提高甲壳动物的经济价值，因此越来越受到社会各界的关注。它已广泛应用于医学、水处理、生物化学和生物医学工程等生活领域。壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物，它分子中含有的活性氨基，羟基可以方便地修饰。由此，它在生命科学领域有广阔的发展前景。
最近，低分子量壳聚糖的制备越来越受到学者们的关注，并对壳聚糖的替代方法进行了深入的探讨。改性可以提高壳聚糖的理化性能，是拓宽壳聚糖应用范围的主要途径。壳聚糖分子结构中的羟基、氨基等功能基团为其改性提供了可能，目前常见的改性方法包括接枝、交联、烷基化、酯化等，可以根据具体的使用要求进行改性，以提高其采用形式[2]。
壳聚糖由于其分子结构，具有独特的功能。壳聚糖基本结构为氨基葡萄糖聚合物，类似于纤维素，但不同之处在于壳聚糖多了一个带正电荷胺基，性能变得非常活泼；由于聚合物分子的结合角是自然扭曲的，小分子可以发生凝集和螯合，壳聚糖可以在自然界中缓慢释放或对特殊受体的特异性吸收抗性产生刺激，从而提高抑菌、免疫力等功能。甲壳素性能稳定，不氧化、不吸潮，安全性能无问题，因此，壳聚糖及其衍生物在食品生物制药废水处理中具有良好的生理活性和较强的应用价值。
壳聚糖的改性研究是发展壳聚糖应用范围的有效方法，改性方法不同，赋予壳聚糖的性能也不一样，使其在各工业领域发挥更大的作用，在提高处理效果的同时还可以降低成本。改性壳聚糖给工业领域带来了好消息，但也面临了更多的挑战，因此更多的研究者从最基本的改性开始，不断充裕改性壳聚糖的种类，为工业化应用奠定坚实基础[3 - 4 ]。
例如，Wong等人通过阳离子聚合的方法合成了对水溶性壳聚糖进行阳离子聚合的PEI-取代-壳聚糖[5]。Ricardo Riguera合成聚乙二醇(PEG)取代壳聚糖[6]。基于Wnnik的研究，有很多关于磷酸化的壳聚糖的溶液性质和应用的研究[7-9]。Kim报道，壳聚糖和尿酸可以提高相应的转染效率。其他方法控制分子量和相对数量的N-乙酰葡糖胺也报道，如O-羧甲基N-羧甲基[10]和N，O-羧甲基壳聚糖、羧甲基[11、12]的方法,因为增加的水分保持能力,提高抗菌性能和抗氧化活性,可以利用导数在水凝胶等基于羧甲基壳聚糖的系统，生物传感器以及基因疗法[13]。
本研究结合两性离子基团的优点和特点，制备了两性离子基团。经过两性离子接枝可以改善壳聚糖的性能。改性后壳聚糖的水溶性、吸附性、抗菌性、耐酸碱性和力学性能均有所提高，其应用范围进一步扩大。
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