多糖化學修飾方法探究

摘 要：生物活性多糖除了自身具有活性外，將其分子進行化學修飾得到的修飾后多糖有可能具有較修飾前更高的活性或者產生新的活性。本文重點介紹了幾種多糖化學修飾的方法。

關鍵詞：化學修飾硫酸化烷基化乙酰化硒化活性

中圖分類號：O629 文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）03（b）-0000-00

多糖類是生物體內除蛋白質和核酸外又一類重要的生物大分子，具有抗感染、免疫促進、腫瘤防治、病毒性肝炎、類風濕癥、艾滋病等免疫損傷或免疫缺損癥和抗氧化等多方面功能和生物活性.具有生物學功能的多糖又被稱為“生物應答效應物”(biological response modifier，BRM)或活性多糖.影響多糖生物學活性的結構因素包括多糖的主鏈性質、支鏈性質和多糖分子的高級結構，其中多糖主鏈的糖單元組成、糖苷鍵類型均直接決定多糖的活性，多糖支鏈的類型、聚合度、支鏈在多糖鏈上的分布及其取代度決定了多糖的活性大小，多糖分子的高級結構如鏈的柔韌性和空間構像與多糖的活性緊密相關. 為提高多糖的生物活性，多糖的分子修飾和結構改造具有重要意義.近年來，有關多糖的分子修飾研究已大有進展.利用糖殘基上的羥基、羧基、氨基等基團運用化學方法進行修飾，有可能提高多糖的活性.修飾的方法很多，有硫酸化、羧甲基化、硒化、甲基化、氧化、部分水解、磷酸酯化、雙基團衍生化等。

1多糖的硫酸化

硫酸化多糖因其抗病毒活性得到了人們的廣泛關，因而近些年來多糖的硫酸化成為多糖結構修飾的個重要方向。多糖經過硫酸化修飾后，除了能獲得抗病毒活性外，還可產生其它生物學活性。

硫酸化方法的原理為:溶于一定溶劑系統中的多糖與相應的硫酸化試劑在一定的條件下反應，使得多糖殘基上的某些羥基接上硫酸基團。以氯磺酸試劑為例，多糖的硫酸化反應是在路易斯堿溶液中由 -SO3H取代多糖羥基中的 -H ，經中和而得的多糖硫酸鹽。

硫酸化多糖也稱多糖硫酸酯或硫酸酯多糖。鑒別多糖硫酸酯包括2個方面:1)肯定多糖分子上存在硫酸基，可用BaCl2-明膠比濁法確定SO42-的含量，或者用IR檢查是否有硫酸基團的特異光吸收; 2)確定硫酸酯化多糖衍生物上的硫酸基取代位置，可以采用甲基化分析和核磁共振方法.一般認為在甲基化過程中，強堿試劑容易造成硫酸基的脫落，該法不適合于硫酸基取代位置的確定.而13C-NMR化學位移范圍較1H_NMR為廣，其化學位移可達200，所以共振訊號分得開，不但能確定各種碳的位置，而且還能區別分子的構型和構像，可以說是鑒別多糖硫酸基位置的一種較好的方法[1].

2多糖的烷基化

殼聚糖(簡稱CTS)系甲殼素脫乙酰基的產物，由于具有良好的生物相容性、可降解性、成膜性和一定的抗菌消炎等性能，近年來在醫藥研究方面越來越受到青睞。多糖的烷基化是指向多糖中引入烷基、取代烷基或長鏈芳香醇。目前研究較多的是殼聚糖的烷基化。王愛勤等[2]制備并研究了不同取代基長度的烷基化殼聚糖衍生物，發現烷基取代基的引入削弱了殼聚糖分子間的氫鍵作用，從而改善了其溶解性能，其中乙基、丁基和辛基等烷基取代衍生物有良好的水溶性，而且烷基取代基碳原子越多，抗凝血性能越好。

血液在物質表面的凝血機理比較復雜， S. Hirano等[3]對N-酰化殼聚糖膜的研究表明，血液相容性的差異與微相結構有關，隨著碳原子數的增加，膜截面中纖維的微小單元的直徑逐漸減小，因而膜表面更加光滑，其抗凝血性能就逐漸增大。烷基取代基碳原子數越大，抗凝血性越好，也可能與微相結構有關，值得進一步研究。

3多糖的乙酰化

多糖的乙酰化也是重要的多糖化學修飾方法。乙酰基可以使糖鏈的伸展發生變化，導致多糖的羥基暴露，從而增加其在水中的溶解度。研究表明多糖乙酰基的數量和位置對多糖活性有顯著影響。O-3位具乙酰基時，多糖抗腫瘤活性最強; O-5位具乙酰基時，抗腫瘤活性顯著減弱;在O位全部乙酰化時，活性消失。原因是乙酰基能改變多糖分子的定向性和橫向次序，從而改變了糖鏈的空間排布，進而使之活性發生變化。對乙酰化纖維素經活性化再修飾，可使修飾過程在均相體系中完成，修飾產物的取代基分布更為均勻，活性也更高。

多糖乙酰化的主要試劑是乙酸和乙酸酐。一般是先將多糖置于一定的溶劑如吡啶、甲醇、DMAc/ LiCl中，然后加入乙酰化試劑來完成酰化反應。乙酰化部位可以發生在羥基氧和胺基氮上。例如纖維素的全乙酰化是在甲苯、高氯酸存在下與乙酰酐反應而完成的。

4多糖的硒化

硒是生命活動的必需元素，在人類防癌抗癌、延緩衰老、提高機體免疫力、預防和治療心血管疾病和克山病等方面都發揮著重要作用。硒的存在形式有無機硒和有機硒兩種，相對而言有機硒毒性低、副作用小，能夠更好地發揮硒的生理活性。有機硒主要包括硒多糖、硒氨基酸、硒蛋白和硒核酸等，其中硒多糖不但具有無機硒的多種活性，還具有多糖的各種生理功能，并且硒多糖的活性普遍高于硒和多糖，也更利于被機體吸收利用。

硒多糖不僅能夠抑制腫瘤的生長，而且能夠直接殺傷或殺死癌細胞，誘導細胞凋亡，抑制腫瘤細胞的增殖。高林等發現靈芝硒多糖比靈芝多糖有更顯著的抑制腫瘤生長的活性，而且這種抑瘤活性與硒多糖的分子組成以及分子結構密切相關。

硒多糖作為有機硒化合物，具有抗腫瘤、抗氧化、清除自由基、調節免疫功能、抗病毒、降血糖、降血脂等多種生理活性，是一種較好的生物補硒劑。但目前國內發現及人工合成的硒多糖種類還很有限，各種硒多糖化學結構及其在生物體內的作用機制尚未完全清楚，因此對毒副作用小、生物可利用性好的硒多糖進行更深入的研究，對今后硒多糖在保健或藥物方面的開發利用具有十分重要的意義。

5多糖化學修飾其他方法

除了上述幾種修飾方法，多糖的化學修飾法還有羧甲基化、硬脂酰化、氨化、碘化等[4 ]。這些方法都可在修飾后，對多糖的活性有不同程度的提高。

6展望

多糖結構修飾是糖藥物化學研究的一個重要分支 。多糖衍生物的強抗病毒活性已經在臨床應用上得到了充分的證明抗凝血抗氧化抗腫瘤等活性也有很多的研究報道在應用的研究上通過化學方法對多糖分子進行改性，使其具有更多的生物活性或者強化已有的生物活性 ，能夠更廣泛地應用于臨床。糖類化合物作為藥物一般沒有細胞毒性 ，作成為當今研究的重點方向之一，深受化學家、藥物學家的重視。

參考文獻

[1]劉占峰，孫漢文.多糖的化學修飾研究進展[J].河北大學學報，2005，25(1)：104-108.

[2]王愛勤，俞賢達，烷基化殼聚糖衍生物的制備與性能研究[J ] .功能高分子學報，1998 ，11 (1) :83-86.

[3] S.Hirano et al.， J.Biomed.Mater.Res.， 1981， 15: 903.

[4]崔勝云，池善女，劉立春，等.碘化殼聚糖的制備及其抗菌活性的研究[J ] .中國生化藥物雜志，2005 ，26 (3) :138-140.