窄分子量分布壳聚糖基两亲分子设计/合成与环保表面活性剂

表面活性剂（SAA）在诸多工业领域有着广泛应用，已成为国民经济不可或缺的产品。目前石化原料是SAA的主流，但随着全世界对SAA用量的逐年增大，其消耗的不可再生资源总量及造成的环境污染成了不容忽视的问题，引起世界各国高度重视。因此，SAA开始围绕可生物降解、对环境无害的理念展开。开发以天然产物为原料，多功能化成为未来方向。壳聚糖作为丰产天然高分子多糖对制备环保型SAA极具吸引力，已有一些利用分子量在5千以上和1千以下壳聚糖制备SAA的探索。然而宽分子量分布带来不少缺憾，影响到加工规模化和产物均一性，尚未形成产品。本申报项目将利用本实验室的"水溶性窄分子量分布低聚壳聚糖制备"专利技术，在分子量2千至4千范围内对水溶性窄分子量分布壳聚糖（RNOCS）进行亲油/亲水修饰，获得两亲性分子，明确构效关系、考察防污染效果、筛选几种质优产物，制定加工工艺与设备类型，为实现产业化做前期准备。

研究基本按原计划进行，分别以聚合度（DP）为20（分子量分布指数Mw/Mn=1.20）、16（Mw/Mn=1.18）、及12（Mw/Mn=1.08）的低聚窄分子量分布壳聚糖(低窄壳糖，LNCS)为原料，对其进行亲水和疏水改性。研究发现聚合度（DP）较大时表面活性较好，制备也简便，因此在聚合度优化方面做了些改动，以聚合度为20的LNCS研究为主。另，在原计划基础上还增加了DP=14的LNCS基质探索，共得到10种两亲性壳聚糖衍生物。. 通过FTIR 和1HNMR对结构进行了表征，并对其溶解性、乳化性和润湿性能等性能进行了测试，通过表面张力和荧光光谱法对其表面活性和临界胶束浓度（cmc）进行了对比研究。结果表明：i）这10种表面活性剂都具有较好的表面活性，其临界胶束浓度cmc在5.0×10-5 g•mL-1-2.0×10-3g•mL-1之间；ii）表面张力在30.01 mN•m-1-43.00 mN•m-1之间，产品3和产品4 对液体石蜡的乳化性能已与Tween80相当；iii）将产品4用作制备明胶-壳聚糖微球的乳化剂，透射电镜(TEM)结果表明所制得微球的球形圆整，粒径分布较均一；iv）以产品5为纳米载体包载卟啉类光敏剂TPP，TEM结果表明其形态结构为规则的球形，粒径在50-100 nm之间。紫外-可见光谱和荧光光谱结果表明NSOL-COS20纳米微球可有效包载TPP而对其结构和光学性质基本无影响，具有成为药物纳米载体的潜能。产品7在溶液中自组装形成平均粒径为90 nm的微球，且球型较圆整，粒径分布较均匀。引入卟啉的产品7微球因其良好的水溶性和可见光区较强的荧光特性而适用于光动力疗法，有望成为某些抗癌药物的运输载体，从而实现药物化疗和PDT疗法的双重功效。. 产品9是以1-丁基-3甲基咪唑醋酸盐（[BMIM]Ac）离子液体为介质，以低聚窄分子质量分布壳聚糖为原料而制得，与传统的壳聚糖改性方法相比，离子液体作为一种环境友好、可重复使用、性能优良的绿色溶剂避免了采用传统溶剂作为介质的弊端，为绿色无污染型壳聚糖衍生物的研发提供了新途径，可尽快实现中试。. 初步优化了制备工艺参数及对离子液体分离反复使用方法。研究中期还设计研制了4升和20升的制备低窄壳糖微波设备，优化了工艺参数，这保证了小规模生产用。