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葡聚糖

?葡聚糖性質


葡聚糖特性

葡聚糖組分的特征是其平均分子量和分子量分布。

葡聚糖廣泛應用于制藥、攝影和農業等領域。

葡聚糖產品的多用途與良好的性能有關:

*葡聚糖是中性和水溶性的。

*葡聚糖容易過濾。

*葡聚糖具有生物相容性。

*葡聚糖是可生物降解的。

*葡聚糖的穩定性超過5年。


葡聚糖結構

葡聚糖是一種α-D-1,6-葡萄糖連接的葡聚糖,其側鏈1-3連接到葡聚糖生物聚合物的主鏈單元。天然(未分餾)葡聚糖的支化度約為5%,并隨著分子量的降低而降低。分支大多為1-2個葡萄糖單位長。

葡聚糖可由腸系膜明串珠菌B512F發酵含蔗糖培養基獲得。

葡聚糖結構的片段如圖1所示。


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圖1:葡聚糖是一種葡萄糖聚合物,其中的鍵主要為α(1,6)型。α(1,3)的支化度通常小于5%,并且隨著分子量的降低而降低 ?

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葡聚糖的物理性質

分子量和大小
葡聚糖組分的分子量為1000道爾頓至2000000道爾頓(1)。在大多數情況下,餾分的分子量是一個關鍵性質,并根據平均分子量Mw(2)和數均分子量Mn(3)進行定義。

通過凝膠色譜法獲得的每個組分的分子量分布曲線為表征葡聚糖組分提供了獨特的方法。

葡聚糖10的分子量分布如圖2所示。

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Pharmacosmos Dextran Molecular Weight

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名稱5、10等代表平均分子量除以1000道爾頓。因此,葡聚糖10對應于10000道爾頓的平均分子量。

葡聚糖組分表現為非常靈活和延伸的聚合物,在溶液中以可膨脹線圈的形式存在。一些葡聚糖組分的分子尺寸如表1所示。


Pharmacosmos Molecular Dimensions Of Dextran
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葡聚糖組分的溶解度
葡聚糖組分易溶于水和電解質溶液,形成清澈穩定的溶液。pH值對溶解度沒有顯著影響??芍苽錆饪s溶液(>50%w/v)。

葡聚糖組分也可溶于其他一些溶劑,尤其是甲基硫醚、甲酰胺、乙二醇和甘油。例如,丙酮和異丙醇等不溶性餾分也是不溶性的。

盡管葡聚糖組分會形成透明溶液,但應注意,最低分子量組分5和10在靜置時可能會形成渾濁溶液,尤其是在使用濃縮溶液時。制備后立即煮沸溶液可能會延遲這種效果。

葡聚糖溶液的過濾
葡聚糖組分溶液可以毫不費力地過濾。更濃的溶液需要更大的過濾器或過濾器系列和更高的壓力,以提高過濾速度??赏ㄟ^提高溫度來進一步提高過濾速率。過濾系統的尺寸必須與所用葡聚糖溶液的體積和濃度有關。

葡聚糖溶液的粘度
葡聚糖餾分溶液表現出牛頓流動特性,即流速與剪切應力無關。

圖3顯示了25°C下葡聚糖組分的粘度與濃度的關系。


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Pharmacosmos Dependence Of Dextran

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由于葡聚糖是一種中性多糖,其粘度不受pH值或鹽濃度變化的顯著影響。

葡聚糖溶液的膠體滲透壓
膠體滲透壓對于使用葡聚糖的許多應用非常重要。在比較滲透壓時,重要的是分子不要穿過與其接觸的膜。對于類似的溶質濃度,滲透壓在很大程度上取決于溶質的分子量。由于葡聚糖是一種大尺寸的中性聚合物,它不容易滲透到許多人體組織中,因此將保持一個良好的滲透環境,不像鹽水那樣容易擴散到細胞和組織中。

葡聚糖組分40和70的膠體滲透壓比較如圖4所示。


Pharmacosmos Colloid Osmotic Pressure Dextran40 Dextran70
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比旋光度
[α] D=+195–+201(25°C時)

式中,[α]是在鈉D線中測得的比旋光度。

在大約20000道爾頓以下,比旋光度隨著分子量的減少而降低。

1.Da:當沒有任何指示時,分子量單位假定為道爾頓。

2.Mw:葡聚糖組分的重均分子量。

3.Mn:葡聚糖組分的數均分子量。


穩定性

干物質葡聚糖粉末
當葡聚糖粉末作為干物質儲存在室溫下密封良好的容器中時,葡聚糖組分穩定5年以上。當葡聚糖粉末暴露在空氣中或儲存在非氣密容器中時,會慢慢吸收水分。

葡聚糖溶液和滅菌
葡聚糖溶液可在高壓釜中加熱滅菌。這些溶液穩定多年,最好在恒溫下儲存。儲存的最佳pH值在6-7之間。然而,葡聚糖在環境溫度下在pH值4-10范圍內長期穩定。葡聚糖溶液滅菌的其他技術,例如輻照,可能會導致降解。

在高壓滅菌過程中,可能會觀察到pH值輕微下降和輕微變黃,這不會影響葡聚糖部分溶液或性能。葡聚糖溶液的滅菌不會影響葡聚糖的分子量分布。

生物相容性

過去50年中葡聚糖的臨床應用為其安全性和質量提供了令人印象深刻的證據。大多數安全性研究都與分子量為40000(葡聚糖40)至70000(葡聚糖70)的胃腸外給藥葡聚糖溶液有關。葡聚糖70組分的靜脈注射平均致死劑量在小鼠為55g/kg體重,兔子為18g/kg體重,狗為10g/kg體重。

葡聚糖可口服,耐受性良好。攝入葡聚糖后,血糖和肝糖原迅速增加,因此可被消化。

葡聚糖在醫學上的許多其他應用已經出現。葡聚糖是用于眼科、宮內檢查的溶液成分,也用于乳膏和軟膏中。因此可以得出結論,葡聚糖具有良好的生物相容性記錄。


葡聚糖的生物放射性

來自青霉和黃萎病等霉菌的酶(葡聚糖酶)已被證明能降解葡聚糖(1)。產品基本上是低分子量糖,例如葡萄糖、異麥芽糖等。

類似地,許多細菌產生細胞外葡聚糖酶,將葡聚糖分解為低分子量糖(2)。例如乳酸桿菌、細胞弧菌、噬細胞菌和土壤芽孢桿菌屬。因此,葡聚糖可生物降解,葡聚糖的副產物很容易被自然環境吸收。


  1. Tsuchiya, H.M., et. al,?J Bacteriol,?64, 513-519 (1952)
  2. Zevenhuizen, L.P.T.M.,?Carbohydr Res,?6, 310-318 (1968)
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