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CN105646732A - 一种具有氧化-还原响应的透明质酸钠衍生物的制备方法 - Google Patents

一种具有氧化-还原响应的透明质酸钠衍生物的制备方法 Download PDF

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CN105646732A
CN105646732A CN201410715273.4A CN201410715273A CN105646732A CN 105646732 A CN105646732 A CN 105646732A CN 201410715273 A CN201410715273 A CN 201410715273A CN 105646732 A CN105646732 A CN 105646732A
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China
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oxidation
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gel
sodium hyaluronate
hyaluronate sodium
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Pending
Application number
CN201410715273.4A
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English (en)
Inventor
魏长征
宋瑞瑞
奚宏伟
蒋丽霞
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QISHENG BIOPREPARATIONS CO Ltd SHANGHAI
Original Assignee
QISHENG BIOPREPARATIONS CO Ltd SHANGHAI
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Abstract

本发明涉及一种透明质酸钠巯基衍生物的制备方法,该方法为透明质酸钠通过偶联试剂4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐(DMTMM)的活化作用,与胱胺发生交联反应,然后再经二硫苏糖醇还原得到透明质酸钠巯基衍生物。该透明质酸钠巯基衍生物在氧化环境下,可以形成二硫键,起到消除氧化剂和清除自由基的作用,经氧化形成的二硫键在体内较强还原条件下又能可逆的重新断开,得到巯基衍生物,因而起到维持体内氧化-还原环境平衡的作用,为注射美容、系统性疾病的早期预防以及智能药物缓释提供一种新的选择手段。

Description

一种具有氧化-还原响应的透明质酸钠衍生物的制备方法
技术领域
本发明涉及智能医用生物材料技术领域,是一种涉及一种透明质酸钠衍生物的制备方法,该透明质酸衍生物用于抗衰老、药物缓释、关节腔注射、注射美容等方面。
背景技术
自由基学说(Freeradicaltheory)是具有代表性的致衰学说之一。这一学说在20世纪50年代中期由著名学者HaMan首先提出,其后得到许多学者的共识。自由基是指独立存在的,含有1个或1个以上的不配对电子的任何原子或原子团,是机体正常代谢的中间产物,在机体内具有很强的氧化反应能力,且易产生连锁反应,对蛋白质、核酸、脂质等产生伤害,从而导致机体的损伤。大量的科学实验证实,氧自由基与机体损伤有着非常密切的关系。氧自由基是需氧生物细胞进行正常代谢的副产品。据统计机体每天吸入的氧气中有1%产生氧自由基。实验证明机体细胞存在少量氧自由基是维持生命所必需的,如甲状腺素的合成,必须有少量氧自由基的参与;嗜中性白细胞释放出的超氧阴离子及巨噬细胞产生的NO对杀灭外源细菌及体内坏死组织具有重要的意义。但氧自由基产生过多,或机体内的抗氧化自由基系统被大量消耗,氧自由基与抗氧自由基平衡失调时,自由基才便会引起疾病。大量的文献报道现有的诸多系统性疾病如风湿性骨关节炎、糖尿病、骨质疏松、白内障等均与氧自由基过多有密切的关系。
巯基化合物是一种具有较强还原性的活性化合物,在较低的氧化环境下即可发生反应,巯基自身氧化成二硫键化合物;而形成的二硫键在还原环境下,又可逆形成巯基。现在较常见的巯基化合物有半胱氨酸、谷胱甘肽(还原型)等。但是这类化合物均为小分子化合物,在体内易代谢,残存时间短。如何延长体内残存时间,更好地发挥巯基的抗氧化能力,是这类化合物用于抗氧化应用的关键。
透明质酸钠巯基化衍生物主要通过高分子与巯基乙酸、巯基乙醇、谷胱甘肽等含巯基基团的化合物之间发生接枝或交联反应制备而成。最常用的方法为碳二亚胺(EDC)活化羧基,进而接入巯基基团,但该方法接枝率低,对反应体系的PH依赖性高不利于产业化生产,同时由于巯基化合物花絮性质非常活泼,反应过程中极易引起巯基化合物的氧化,进而导致接枝率低;为改善上述弊端,大量的文献报道采用含二硫键的化合物进行接枝反应,然后通过二硫苏糖醇(DTT)将二硫键打断形成含有游离巯基的透明质酸衍生物,该方法解决了在接枝反应体系中巯基化合物易于氧化的弊端,但该方法首先需要在二硫键化合物的基础进行酰肼改性引入氨基,然后通过氨基与透明质酸中羧基之间的酰胺化反应形成目的产物,由此可见该种方法工艺繁琐,同时引入诸多的有机溶剂不利于后续的规模化放大及其生物相容性。
鉴于上述方法的不足,本发明采用吗啉衍生物作为偶联试剂进行制备透明质酸衍生物凝胶(以下简称DMTMM法)。DMTMM是目前较为理想的生成酰胺键的方法之一,其具有如下几个优势:1.反应活性高,单一氨基酸的接枝率可达到70%以上;2.反应温和,低温和室温下即可反应;3.对PH的依赖性弱,易于产业化生产;4.副反应少,未参加反应的吗啉衍生物不与透明质酸钠反应,且易于去除,有利于产品的质量控制。
发明内容
本发明涉及了一种巯基化透明质酸衍生物的制备,得到的透明质酸巯基衍生物,可以对体内的氧化剂或自由基起到响应,起到抗衰老、抗氧化作用。
发明的具体内容如下:
本发明采用现在较为常用的偶联试剂4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐(DMTMM),该偶联试剂具有反应活性高、低毒、易于去除等优点,主要用于活化羧基,进行酰胺键的合成制备。胱胺为有机二硫化合物,其分子的两端为氨基,均可以与羧酸形成酰胺键。
在偶联试剂DMTMM的作用下,胱胺与透明质酸钠的羧基端进行偶联反应,得到透明质酸钠衍生物,再通过二硫苏糖醇(DTT)还原,得到透明质酸的巯基衍生物。该衍生物在氧化剂存在下,有效地消除氧化剂,自身形成较好强度的水凝胶。
说明书附图
图1灭菌前后透明质酸钠衍生物巯基含量。
图2透明质酸钠衍生物对于自由基的消除作用。
图3透明质酸钠衍生物对于谷胱甘肽的感应曲线。
具体实施方式
现结合实施例,对本发明作详细描述,但本发明的实施不仅限于此。
实施例一
将胱胺二盐酸盐0.2817g溶解于15mL水中,用盐酸调节pH为4,称取1g透明质酸钠干粉,搅拌均匀后,放4℃过夜。第二天称取DMTMM0.6918g用5mL水完全溶解并用盐酸将pH值调为4,然后加入凝胶中,待完全搅拌均匀后,4℃下反应2天。
将反应好的凝胶切成块后,用PBS缓冲液透析,每1h更换透析液1次并称重,直到凝胶质量不在增加时,终止透析,将该凝胶粉碎制粒后,用1M的NaOH水溶液调节凝胶pH值为8~10,混合均匀后,加入二硫苏糖醇1.928g,室温下过夜反应,得到的反应液用盐酸溶液调节pH到3左右后,将溶液转移到透析袋中(截留分子量40000),用1mM的盐酸和0.3M的氯化钠溶液透析2天,最后用1mM的盐酸透析1天。收集透析好的溶液并冷冻干燥,待用。
实施例二
将胱胺二盐酸盐0.2817g溶解于15mL水中,用盐酸调节pH为6,称取1g透明质酸钠干粉,搅拌均匀后,放4℃过夜。第二天称取DMTMM0.6918g用5mL水完全溶解并用盐酸将pH值调为6,然后加入凝胶中,待完全搅拌均匀后,4℃下反应2天。
将反应好的凝胶切成块后,用PBS缓冲液透析,每1h更换透析液1次并称重,直到凝胶质量不在增加时,终止透析,将该凝胶粉碎制粒后,用1M的NaOH水溶液调节凝胶pH值为8~10,混合均匀后,加入二硫苏糖醇1.928g,室温下过夜反应,得到的反应液用盐酸溶液调节pH到3左右后,将溶液转移到透析袋中(截留分子量40000),用1mM的盐酸和0.3M的氯化钠溶液透析2天,然后用1mM的盐酸透析1天。收集透析好的溶液并冷冻干燥,待用。
实施例三
将胱胺二盐酸盐0.2817g溶解于15mL水中,用盐酸调节pH为6.5,称取1g透明质酸钠干粉,搅拌均匀后,放4℃过夜。第二天称取DMTMM0.6918g用5mL水完全溶解并用盐酸将pH值调为6.5,然后加入凝胶中,待完全搅拌均匀后,4℃下反应2天。
将反应好的凝胶切成块后,用PBS缓冲液透析,每1h更换透析液1次并称重,直到凝胶质量不在增加时,终止透析,将该凝胶粉碎制粒后,用1M的NaOH水溶液调节凝胶pH值为8~10,混合均匀后,加入二硫苏糖醇1.928g,室温下过夜反应,得到的反应液用盐酸溶液调节pH到3左右后,将溶液转移到透析袋中(截留分子量40000),用1mM的盐酸和0.3M的氯化钠溶液透析2天,然后用1mM的盐酸透析1天。收集透析好的溶液并冷冻干燥,待用。
实施例四
将胱胺二盐酸盐0.2817g溶解于15mL水中,用盐酸调节pH为7,称取1g透明质酸钠干粉,搅拌均匀后,放4℃过夜。第二天称取DMTMM0.6918g用5mL水完全溶解并用盐酸将pH值调为7,然后加入凝胶中,待完全搅拌均匀后,4℃下反应2天。
将反应好的凝胶切成块后,用PBS缓冲液透析,每1h更换透析液1次并称重,直到凝胶质量不在增加时,终止透析,将该凝胶粉碎制粒后,用1M的NaOH水溶液调节凝胶pH值为8~10,混合均匀后,加入二硫苏糖醇1.928g,室温下过夜反应,得到的反应液用盐酸溶液调节pH到3左右后,将溶液转移到透析袋中(截留分子量40000),用1mM的盐酸和0.3M的氯化钠溶液透析2天,然后用1mM的盐酸透析1天。收集透析好的溶液并冷冻干燥,待用。
实施例五
将胱胺二盐酸盐0.5634g溶解于15mL水中,称取1g透明质酸钠干粉,搅拌均匀后,放4℃过夜。第二天称取DMTMM0.6918g用5mL水完全溶解,然后加入凝胶中,待完全搅拌均匀后,4℃下反应2天。
将反应好的凝胶切成块后,用PBS缓冲液透析,每1h更换透析液1次并称重,直到凝胶质量不在增加时,终止透析,将该凝胶粉碎制粒后,用1M的NaOH水溶液调节凝胶pH值为8~10,混合均匀后,加入二硫苏糖醇1.928g,室温下过夜反应,得到的反应液用盐酸溶液调节pH到3左右后,将溶液转移到透析袋中(截留分子量40000),用1mM的盐酸和0.3M的氯化钠溶液透析2天,然后用1mM的盐酸透析1天。收集透析好的溶液并冷冻干燥,待用。
实施例六
将胱胺二盐酸盐0.2817g溶解于15mL水中,称取1g透明质酸钠干粉,搅拌均匀后,放4℃过夜。第二天称取DMTMM1.3836g用5mL水完全溶解,然后加入凝胶中,待完全搅拌均匀后,4℃下反应2天。
将反应好的凝胶切成块后,用PBS缓冲液透析,每1h更换透析液1次并称重,直到凝胶质量不在增加时,终止透析,将该凝胶粉碎制粒后,用1M的NaOH水溶液调节凝胶pH值为8~10,混合均匀后,加入二硫苏糖醇1.928g,室温下过夜反应,得到的反应液用盐酸溶液调节pH到3左右后,将溶液转移到透析袋中(截留分子量40000),用1mM的盐酸和0.3M的氯化钠溶液透析2天,然后用1mM的盐酸透析1天。收集透析好的溶液并冷冻干燥,待用。
实施例七
将胱胺二盐酸盐0.5634g溶解于15mL水中,称取1g透明质酸钠干粉,搅拌均匀后,放4℃过夜。第二天称取DMTMM1.3836g用5mL水完全溶解,然后加入凝胶中,待完全搅拌均匀后,4℃下反应2天。
将反应好的凝胶切成块后,用PBS缓冲液透析,每1h更换透析液1次并称重,直到凝胶质量不在增加时,终止透析,将该凝胶粉碎制粒后,用1M的NaOH水溶液调节凝胶pH值为8~10,混合均匀后,加入二硫苏糖醇1.928g,室温下过夜反应,得到的反应液用盐酸溶液调节pH到3左右后,将溶液转移到透析袋中(截留分子量40000),用1mM的盐酸和0.3M的氯化钠溶液透析2天,然后用1mM的盐酸透析1天。收集透析好的溶液并冷冻干燥,待用。
实施例八
将胱胺二盐酸盐0.2817g溶解于15mL水中,称取1g透明质酸钠干粉,搅拌均匀后,放4℃过夜。第二天称取DMTMM0.6918g用5mL水完全溶解,然后加入凝胶中,待完全搅拌均匀后,4℃下反应2天。
将反应好的凝胶切成块后,用PBS缓冲液透析,每1h更换透析液1次并称重,直到凝胶质量不在增加时,终止透析,将该凝胶粉碎制粒后,用1M的NaOH水溶液调节凝胶pH值为8~10,混合均匀后,加入二硫苏糖醇0.3856g,室温下过夜反应,得到的反应液用盐酸溶液调节pH到3左右后,将溶液转移到透析袋中(截留分子量40000),用1mM的盐酸和0.3M的氯化钠溶液透析2天,然后用1mM的盐酸透析1天。收集透析好的溶液并冷冻干燥,待用。
实施例九
将胱胺二盐酸盐0.5634g溶解于15mL水中,称取1g透明质酸钠干粉,搅拌均匀后,放4℃过夜。第二天称取DMTMM0.6918g用5mL水完全溶解,然后加入凝胶中,待完全搅拌均匀后,4℃下反应2天。
将反应好的凝胶切成块后,用PBS缓冲液透析,每1h更换透析液1次并称重,直到凝胶质量不在增加时,终止透析,将该凝胶粉碎制粒后,用1M的NaOH水溶液调节凝胶pH值为8~10,混合均匀后,加入二硫苏糖醇3.856g,室温下过夜反应,得到的反应液用盐酸溶液调节pH到3左右后,将溶液转移到透析袋中(截留分子量40000),用1mM的盐酸和0.3M的氯化钠溶液透析2天,然后用1mM的盐酸透析1天。收集透析好的溶液并冷冻干燥,待用。
实施例十
由实施例一、二得到的样品经蒸汽灭菌(121℃、20min)后,分别取灭菌前后的样品,采用Ellman试剂进行巯基含量检测。分析结果,该透明质酸巯基衍生物热稳定性较好,可以进行终端灭菌。
实施例十一
由实施例十得到的样品,配制不同的浓度梯度,测定其还原力的大小,并将样品的还原能力与0.01mg/mL抗坏血酸(Vc)的还原能力进行对比。对比测定结果发现,当透明质酸巯基衍生物的浓度为0.3mg/mL时,其还原能力与0.01mg/mL抗坏血酸(Vc)的还原能力相当。

Claims (8)

1.一种透明质酸巯基衍生物的制备方法,其主要特征为使用透明质酸钠为原料,胱胺为修饰试剂,采用4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐(DMTMM)为偶联试剂,制备透明质酸钠衍生物,该衍生物经二硫苏糖醇还原后,得到透明质酸钠巯基衍生物。
2.如权利要求1所述,使用的修饰试剂为胱胺或胱胺盐酸盐,与透明质酸钠的比例为1/10~2/1(mol/mol)。
3.如权利要求1所述,用于反应的溶液体系的pH为3~9。
4.如权利要求1所述,使用的透明质酸钠起始反应浓度为5~15%(m/m%)。
5.如权利要求1所述,使用的偶联试剂为4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐(DMTMM),偶联剂与透明质酸钠的比例为1/10~2/1(mol/mol)。
6.如权利要求1所述,反应的温度范围为4~50℃。
7.如权利要求1所述,反应的时间范围为4~120h。
8.如权利要求1所述,二硫苏糖醇的加入量与透明质酸钠的比例为1/1~10/1(mol/mol)。
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