壳聚糖盐酸盐的应用

背景及概述^[1-3]

壳聚糖以广泛地存在于自然界中的低等动、植物，如节肢动物(虾、蟹)外壳中的甲壳素为原料，经加碱、加热进行脱乙酰化反应而得。本品对人体无毒，又不会对环境产生二次污染，因此，在水处理、食品、医药和农业中有广泛的用途。在水处理中，主要用作聚电解质混凝剂、污泥脱水助剂和净水剂。在食品加工中，作为絮凝剂在澄清果汁制品时，可促使固液分离，从混浊的果汁中除去果酸和悬浮固体颗粒，增加透明度，提高产品的质量和品位。

在医药工业中，用作抗菌剂、抗凝血剂、抗病毒剂、抗癌剂、止血剂和渗析膜等。在农业中，用作饲料添加剂、植物病原体抗菌剂和植物种子表面盖覆剂等。壳聚糖盐酸盐，可直接溶于水，是一种具有强阳离子性的壳聚糖衍生物，有望成为温和制备条件下的药物载体。

传统法制壳聚糖盐酸盐有以下不足之处：对原料壳聚糖要求高，要用灰分低粘度低的食品级盐酸盐。而工业生产的大多是灰分高粘度大的工业级壳聚糖，以这样的壳聚糖为原料得到的盐酸盐杂质多，且很难溶于水，不能达到盐酸盐的指标。相比于工业级，食品级壳聚糖价格很高，生产成本大幅度提高。

无法适用于工业大规模生产；传统反应中在酒精介质中反应时间很长，并且要在50℃水浴中反应，反应仍然不完全，盐酸和壳聚糖颗粒表面反应容易形成一层盐酸盐膜阻碍反应进行，这样反应得到的盐酸盐不能完全溶解于水，还需要进一步过滤，影响生产效率和产率；有机溶剂使用量大，安全生产性能差，生产成本高，过量的盐酸在排放时还会造成环境污染。因在反应中要求酒精和壳聚糖体积为50∶1，之后还需用酒精浸泡，因此生产1吨盐酸盐使用的酒精为80吨左右，目前使用的回收酒精办法过于繁琐且不安全。

应用^[4-6]

壳聚糖盐酸盐作为医疗敷料类具有如下作用：抗菌，促进伤口愈合，止血，吸收伤口渗出物等。同时，壳聚糖能被生物体内的溶菌酶降解成天然的代谢产物，具有无毒，能被生物体完全吸收等特点。但是，由于壳聚糖不溶于水，只能具有接触性抑菌作用，不能很好的作用于对伤口内部，极大的限制了其在医疗领域中的应用。其他应用如下：

1）壳聚糖盐酸盐对老鹳草水提液絮凝效果。

利用微电泳仪、激光粒度分析仪及图像法对上清液的ζ电位、粒度分布及絮体的分形维数等微观特征参数进行测量和分析，考察其随絮凝剂用量的变化规律。实验结果表明：壳聚糖盐酸盐投加剂量为0.196g?L-1，此时杂质絮凝率为90.1%，有效成分总黄酮损失率为0.8%。在絮凝剂投加量下，上清液的ζ电位趋近于零，胶体粒子处于等电态，容易发生絮凝和聚沉；上清液中颗粒的粒径分布在5~62μm，平均粒径值为10.88μm，与原液相比绝大部分大颗粒被沉降；絮凝体的二维分形维数达到值1.43，说明絮体结构致密。

2）制备羧甲基淀粉/壳聚糖盐酸盐纳米凝胶。

首先对淀粉进行改性赋予其阴离子特性，利用交联剂EDC对其官能团羧基进行活化，使其与壳聚糖盐酸盐进行共价交联，制备得到羧甲基淀粉/壳聚糖盐酸盐纳米凝胶；将本发明纳米凝胶分散于蒸馏水中，获得纳米凝胶溶液；以所述纳米凝胶溶液为水相，以玉米油为油相，混合后经高剪切处理制备获得稳定的皮克林乳液。本发明制得的皮克林乳液能够吸附于油水界面，形成稳定且致密的界面层，此界面层为乳液提供了一个位阻屏障作用，提高了乳液抗絮凝，聚结和Ostwald熟化的能力，具有良好的储藏稳定性(3月)和物理稳定性。

3）制备一种电气石/壳聚糖盐酸盐复合喷涂型水剂敷料，属于复合水剂创伤敷料技术领域。

本发明所要解决的技术问题是提供一种适合创伤敷料领域应用的复合喷涂型水剂敷料。本发明复合喷涂型水剂敷料中，壳聚糖盐酸盐起到凝血止血、抗菌消炎、成膜的作用；电气石起到发射远红外线、产生负离子、促进细胞生长和伤口愈合的作用；少量的辅料聚乙烯吡咯烷酮(PVP)乙醇溶液中PVP起到成膜剂、分散剂及粘合剂的作用。制备而成的复合喷涂型水剂敷料使用方便、对皮肤刺激性小、成膜速度快，具有良好的抗菌消炎、凝血止血作用，能发射远红外线、产生负离子，促进细胞生长和伤口愈合，成膜后透气透湿性能良好，可用作生物创伤敷料。

制备^[7]

一种壳聚糖盐酸盐的制备方法，包括以下步骤：

1)壳聚糖的预处理：称取400g工业级壳聚糖，加入到4000ml1％盐酸溶液中，不断搅拌，溶解6小时，加入5％NaOH溶液调节pH至8-9，此时有大量沉淀析出，压滤得到细致的乳白色壳聚糖，加去离子水1000ml浸泡洗涤二次，然后加95％乙醇400ml浸泡洗涤一次，得食品级壳聚糖392g；

2)取食品级壳聚糖392g，在常温下向其中边搅拌边加入1568ml盐酸乙醇溶液(盐酸溶液与乙醇体积比2∶5)，常温反应2小时，过滤，得滤液1150ml和滤渣525g，留滤液备用，用乙醇1000ml洗涤滤渣，置于65℃真空干燥箱中烘干，粉碎至80目，得到壳聚糖盐酸盐438g；由于滤液包含盐酸和酒精，按情况补加适量盐酸和酒精，用于下一次工业生产壳聚糖盐酸盐使用，达到过量盐酸和酒精循环利用的目的。

食品级壳聚糖转化为壳聚糖盐酸盐的转化率为99％，壳聚糖盐酸盐的产率是112％(产率以100g壳聚糖生产多少克盐酸盐计)。制备得出的食品级壳聚糖根据实际生产设备条件可以分批制备壳聚糖盐酸盐，也可以将预处理后的食品级壳聚糖一次性制备出壳聚糖盐酸盐。

以工业级壳聚糖为原料，利用壳聚糖在酸性条件下溶于水的性质，将壳聚糖溶于1％稀盐酸溶液之中，然后再用5％NaOH调节pH至8-9使其析出，用去离子水洗涤二次，再用低浓度的乙醇有机溶剂浸泡漂洗，通过对比降解前，灰分大幅度降低，达到食品级壳聚糖指标要求，并且反应后的该食品级壳聚糖膨胀，能在常温下和盐酸反应，为后续生产提供了保证，溶解过程也对壳聚糖进行了降解，使之达到壳聚糖盐酸盐的理化指标。

主要参考资料

[1] 精细化工辞典

[2] 新型水溶性壳聚糖盐酸盐微球的制备与表征

[3] CN201611261449.9一种壳聚糖盐酸盐的制备方法

[4] CN201410428129.2一种含壳聚糖盐酸盐的抗菌液体敷料及其制备方法

[5] CN201210154960.4电气石/壳聚糖盐酸盐复合喷涂型水剂敷料及其制备方法

[6] 壳聚糖盐酸盐对老鹳草水提液絮凝效果及微观特性的影响