生物医学工程研究
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ
２０１３，３２（４）：２４６～２４８
△通信作者 Ｅｍａｉｌ：ｙｉｊｉａｎｍｅｉ２００３＠１６３．ｃｏｍ
透明质酸与京尼平的交联研究
李红梅△，絥秀菊，张素文，王晓晨
（山东省医疗器械研究所，山东省医用高分子材料重点实验室，济南２５０１００）
摘要：对透明质酸与京尼平的交联反应进行初步的探索。透明质酸溶液中加入京尼平进行反应，采用
ＵＶ法和粘度法测定交联程度。考察反应时间、京尼平的量、透明质酸的浓度等因素对交联反应的影响。透明质酸与京尼平反应在４８ｈ时吸光度达到最大值，粘度变化不大。反应时间、京尼平的量及透明质酸的浓度是影响交联的因素，其中反应时间是主要影响因素，为进一步研究透明质酸的交联提供依据。
关键词：透明质酸；京尼平；交联；化学修饰；衍生物
中图分类号：Ｒ３１８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２６２７８（２０１３）０４０２４６０３
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇｏｆＨｙａｌｕｒｏｎｉｃｗｉｔｈＧｅｎｉｐｉｎ
ＬＩＨｏｎｇｍｅｉ，ＧＯＵＸｉｕｊｕ，ＺＨＡＮＧＳｕｗｅｎ，ＷＡＮＧＸｉａｏｃｈｅｎ
（ＳｈａｎｄｏｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｄｉｃａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｓ，ＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＰｏｌｙｍｅｒｓ，Ｊｉｎａｎ２５０１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＯｂｊｅｃｔｉｖｅＩｎｉｔｉａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｗａｓｐｒｏｃｅｅｄｅｄｏｎｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇｏｆｈｙａｌｕｒｏｎｉｃｗｉｔｈｇｅｎｉｐｉｎ．Ｔｈｅｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇｗａｓｐｒｏｃｅｅｄｅｄｂｙａｄｄｉｎｇｇｅｎｉｐｉｎｉｎｔｏｈｙａｌｕｒｏｎｉｃｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇｄｅｇｒｅｓｓｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙＵＶａｎｄｖｉｓｃｏｍｅｔｒｙ．Ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅａｎｄｇｅｎｉｐｉｎ′ｓｑｕａｎｔｉｔｙ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｃｅｔｒａｔｉｏｎｏｆｈｙａｌｕｒｏｎｉｃｗｅｒｅｅｘａｍｉｎｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｒｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎ．Ｉｔ’ｓａｂｓｏｒｂａｎｃｅａｃｈｉｅｖｅｄｍａｘｉｍｕｍｉｎ４８ｈｏｎｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇｏｆ
ｈｙａｌｕｒｏｎｉｃｗｉｔｈｇｅｎｉｐｉｎ，ｉｔｓｖｉｓｃｏｓｉｔｙｈａｄｒａｒｅｌｙｃｈａｎｇｅｄ．Ｔｈｅｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇｉｎｃｌｕｄｅｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ，ｔｈｅｇｅｎｉｐｉｎ′ｓｑｕａｎｔｉｔｙ，ｔｈｅｃｏｎｃｅｔｒａｔｉｏｎｏｆｈｙａｌｕｒｏｎｉｃ，ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅａｒｅｔｈｅｍａｊｏｒｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｍｏｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｈｙａｌｕｒｏｎｉｃ′ｓｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｙａｌｕｒｏｎｉｃ（ＨＡ）；Ｇｅｎｉｐｉｎ；Ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇ；Ｃｈｅｍｉｃａｌｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；Ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎｓ
１ 引 言
透明质酸，又名玻璃酸，是一种酸性粘多糖，为一种新型生物医用材料。１９３４年美国Ｍｅｙｅｒ等首次从牛眼玻璃体中分离出该物质，ＨＡ是由（１→３）－２－乙酰氨基－２－脱氧－β－Ｄ－葡糖－（１→４）－Ｏ－β－Ｄ－葡糖醛酸双糖重复单位所组成的直链多聚糖，天然ＨＡ对强酸、强碱、热、自由基及透明质酸酶敏感，容易发生降解等特性，限制了其用于制备对硬度、机械强度和稳定性有一定要求的生物材料。对天然ＨＡ进行修饰，可以克服这些缺点，开发出具有新的生物活性和功能的衍生物，从而达到医学用
途。ＨＡ分子中可进行修饰的位点包括羧基、羟基、乙酰氨基和还原末端。交联透明质酸相对分子质量和分子体积显著增大，形成了连续的大分子网络结构，在水中可溶胀但不溶解，不仅保持了良好的生物
相容性和天然的生物降解方式，而且具有更好的流变性能，在体内存留时间延长，机械强度和稳定性显
著提高，可以广泛应用于生物材料领域［１－３］。透明质酸结构式见图１。
京尼平为一种新型的交联试剂，京尼平能够形成稳定、有效的交联制品。而且与传统的化学交联剂相比，它还具有细胞毒性（基因毒性）低，生物相容性好
和抗降解能力强的优点［４－６］
。其结构式见图２。
第４期李红梅，等：
透明质酸与京尼平的交联研究
图１ 透明质酸的结构Ｆｉｇ１ ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＨ
Ａ
图２ 京尼平的结构Ｆｉｇ２ Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｇｅｎｉｐｉｎ
从化学结构上看，京尼平是一个杂环化合物，是一种环烯醚萜类的化合物，具有一ＯＨ、－ＣＯＯ一等
多个活性官能基团。京尼平首先自发与氨基酸反应生成一个环烯醚萜的氮化物，随后经过一个脱水作用形成一个芳香族的单体，之后这一芳香族的单体可能由于基于自由基反应的二聚作用而形成环状的分子间和分子内交联结构。
目前研究报道的有京尼平和胶原、壳聚糖、蛋白等的交联，而有关京尼平和透明质酸的交联研究报道却非常有限，本研究对透明质酸和京尼平的研究进行了初步探索，为透明质酸进一步的应用提供依据。
２ 材料和方法
ＨＡ，相对分子质量８×１０５
，由山东华熙福瑞达生物医药有限公司提供，京尼平由潮州市泽润制药有限
公司提供；ＵＶ－２５０１ＰＣ紫外可见分光光度计（日本岛津公司）；品氏粘度计购自济南光芒医疗器械有限公司。２．１ 不同反应时间对交联反应的影响
配制０．２％质量浓度的透明质酸溶液，搅拌溶解，加入同等质量的京尼平，分别在２４、４８、７２ｈ用紫外可见分光光度计进行检测，并同时取出少量溶液用乙醇沉出，测其粘度。
２．２ 不同京尼平的量对交联反应的影响
配制０．２％质量浓度的透明质酸溶液，透明质酸与京尼平质量比分别为１０∶１、５∶１、２．５∶１、２∶１、１∶１，４８ｈ后分别用紫外分光光度计进行检测，并同时分别取出少量溶液用乙醇沉出，测其粘度。２．３ 不同透明质酸浓度对交联反应的影响分别配制０．１％、０．２％、０．５％、１％质量浓度的透明质酸溶液，搅拌溶解，按透明质酸京尼平质量比２．５∶１加入京尼平，４８ｈ后分别用紫外分光光度计进行检测，并同时取出少量溶液用乙醇沉出，测其粘度。
２．４ 透明质酸交联产物热稳定性测试
取０．２％质量浓度的透明质酸溶液，透明质酸和京尼平质量比为２．５∶１，反应４８ｈ的产品在１００℃恒温水浴中放置３０ｍｉｎ，取出用乙醇沉出，测
其粘度。
３ 结果与讨论
３．１ 不同反应时间交联产物的吸光值和粘度 由表１看出，加入同样量的京尼平，随着时间的延长，
吸光值和粘度逐渐增大，在４８ｈ时吸光值和粘度达到最大值，随后随着时间的延长，吸光值和粘度逐渐下降。
表１ 不同反应时间交联产物的吸光值和粘度
Ｔａｂｌｅ１ Ｔｈｅａｂｓｏｒｂａｎｃｅａｎｄｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇ
ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ′ｓｐｒｏｄｕｃｔｓ
时间（ｈ）０２４４８７２吸光值（Ａ）
０．１３２０．２９６０．３１９０．２７８粘度（ｍｍ２／ｓ）
２０５．９
２７６．１
３３９．９
２５５．４
３．２ 不同京尼平量的交联产物的吸光值和粘度 由表２可以看出，透明质酸和京尼平的质量比为２．５∶１时，交联产物的吸光值和粘度最大。
表２ 不同京尼平量的交联产物的吸光值和粘度Ｔａｂｌｅ２ Ｔｈｅａｂｓｏｒｂａｎｃｅａｎｄｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｅｎｉｐｉｎ
ｑｕａｎｔｉｔｙ′ｓｐｒｏｄｕｃｔｓ
１０∶１
５∶１２．５∶１２∶１１∶１吸光值（Ａ）
０．２０８
０．２８６０．３１９０．３０６０．２９８粘度（ｍｍ２
／ｓ）２３３．１
２６８．０
３３９．９
２９５．２
２７７．３
３．３ 不同透明质酸浓度交联产物的吸光值和粘度 由表３可以看出，透明质酸浓度为０．２％时，和京尼平的交联产物其吸光值和粘度最大。
表３ 不同透明质酸浓度交联产物的吸光值和粘度Ｔａｂｌｅ３ Ｔｈｅａｂｓｏｒｂａｎｃｅａｎｄｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｙａｌｕｒｏｎｉｃ
王晓晨ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ′ｓｐｒｏｄｕｃｔｓ
０．１％
０．２％０．５％１％吸光值（Ａ）
０．３０００．３１９０．２８２０．２６７粘度（ｍｍ２／ｓ）
２９３．１
３３９．９
２６６．９
２５２．５
３．４ 透明质酸交联产物热稳定性测试结果 由表４实验结果可以看出，加热后交联产物的粘度有稍微降低。
表４ 加热前后的吸光值和粘度
Ｔａｂｌｅ４ Ｔｈｅａｂｓｏｒｂａｎｃｅｖａｌｕｅａｎｄｖｉｓｃｏｓｉｔｙｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｈｅａｔｉｎｇ
加热前加热后
吸光值（Ａ）０．３１９
０．３０８粘度（ｍｍ２
／ｓ）
３３９．９
３１４．４
７
４２
生物医学工程研究第３２卷
３．５ 讨论
通过考察不同的交联反应时间、京尼平的量和透明质酸的浓度最终确定了透明质酸和京尼平交联的最佳反应条件为：透明质酸质量浓度为０．２％，透明质酸和京尼平质量比为２．５∶１，反应４８ｈ时交联产物的吸光值和粘度达到最大值，但和透明质酸交联前粘度相比增长不大，交联产物加热后粘度有稍微降低，这与透明质酸的水溶液的热稳定性相一致［７－８］。透明质酸和京尼平的交联产物的热稳定性较好。透明质酸和京尼平反应在９６ｈ后会出现蓝物质，为京尼平自身聚合的产物。
现有研究表明，京尼平是一种有效的交联试剂，且因其具有多个活性基团而能对多种的生物材料进行交联处理。然而，由于其活泼的化学性质，它也能自发的与氨基酸（主要是赖氨酸、羟基赖氨酸和精氨酸）或蛋白质发生反应，生成一种多聚体的深蓝素。这些深蓝素可以很简单的被洗脱或溶解于有机溶剂。虽然这种深蓝素可以用作食用染料，但对交联制品而言可能会对其外观和泽产生一定的影响，因而，在使用京尼平对生物材料进行交联处理时应考虑所使用的京尼平与生物材料间的比例，尽可能使用较少反应的京尼平的数量。因透明
质酸结构中没有氨基，故透明质酸和京尼平的反应
不宜进行，需对透明质酸进行去乙酰化反应，才能有助于京尼平对透明质酸的交联，这有待于进一步的研究。
参考文献：
［１］凌沛学，王凤山，边玲，玻璃酸研究与应用［Ｍ］．北京：人民卫生
出版社，２０１０．４２４．
［２］ＢａｌａｚｓＥｎｄｒｅＡ，Ｌｅｓｈｃｈｉｎｅｒａｄｏｌｆ，Ｌｅｓｈｃｈｉｎｅｒａｄｅｌｙａｅｔｃ．Ｈｙｌａｎ
ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｆｒｅｃｏｖｅｒｙｔｈｅｒｅｏｆｆｒｏｍａｎｉｍａｌｔｉｓｓｕｅｓ．［Ｐ］ＵＳ５０９９０１３．
［３］杨好，熊文说，应国清，等．交联透明质酸衍生物的制备与应用进
展［Ｊ］．化工进展，２００６，２５（１２）：１４１０－１４１４．
［４］曹峥，胡蕴玉，潘纬敏，等．交联温度对京尼平交联胶原／壳聚
糖组织工程支架的影响［Ｊ］中国矫形外科杂志，２００９，１７（３）：２１７－２２０．
［５］李令锦，李俊嵩，王东，等．京尼平对丝素蛋白交联的染作用
［Ｊ］．医用与环境生物学报，２００９，１５（６）：７９９－８０２．
［６］王永宏，京尼平的微生物制备及其作为交联剂的应用研究［Ｔ］．
四川大学，２００７．
［７］董科云，王海英，郭学平，等．透明质酸钠热稳定性的研究［Ｊ］．食
品与药品，２００６，８（０１Ａ）２９－３３．
［８］杨春涛．透明质酸钠干粉及其制剂的稳定性观察［Ｊ］．中国生物
药物杂志，１９９８，１９（５）：２７３－２７４．
（收稿日期：２０１３－０９－２０）
美研制出细胞内最大纳米穹隆体模型可用于靶向纳米胶囊的运输载体
美国加州纳米系统研究院、加州大学大卫
格芬医学院和霍华德
休斯医学院，采用分子工程技术，研
制出细胞内最大粒子穹隆体结构模型。利用这种结构，可研制出一种灵活的、靶向纳米胶囊作为药物的运输载体。相关研究结果发表在近期出版的《公共科学图书馆
生物学》杂志上。
穹隆体最早是在３０年前被莱奥纳德所在的实验室发现，是一种较大的桶形粒子，存在于所有哺乳动物
的细胞质中，起着天然免疫作用。它的外壳能从中断开，每一半都能像花瓣一样打开与闭合，这种结构决定了它具有特殊的转运功能。
研究小组采用Ｘ射线衍射和计算机模型，分析了穹隆体主蛋白的原子模型，ＭＶＰ形成了穹隆体的类壳质“围板“。研究小组负责人之一的罗姆说，这个模型从本质上讲是一个原子水平的穹隆体，具备穹隆体完整的、独一无二的结构，就像一个由木板拼成的桶，外层结构像蛋壳，能提供天衣无缝的保护。外壳由９６条同样的蛋白质链构成，每条链有８７３个氨基酸残基，折叠成１４个区域，每条链形成一个能拉长的“围板”或“桶盖”。另一个研究负责人艾森伯格说，这种纳米结构穹隆体是一种对人体有益的纳米容器，就像是分子水平的Ｃ－５Ａ运输机。它的“货舱”容量很大，能装下一个包含几百个蛋白质和核糖核酸体，或足以控制一个细胞的药物。
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