氧化壳寡糖及其制备方法[0002]生物材料(特别是天然组织来源的生物材料)的制备过程中，常常需要使用交联剂。交联可以解决生物来源材料的病菌传播问题、消除或降低免疫原性、改善物理机械性能、提高耐降解能力，大大拓宽生物材料的应用范围。交联剂的毒性问题，是决定生物材料是否安全、有效的关键因素。[0003]目前常用的生物材料交联剂按其来源可以分为两类:一类是人工合成的化学交联剂，以戊二醛为代表；一类是天然产物及其衍生物交联剂，以京尼平为代表。合成交联剂由于合成过程中反应不完 全等原因，往往表现出一定的细胞毒性。如戊二醛的细胞毒性较大，且交联材料易发生钙化现象，使其应用受到限制；而天然产物交联剂相对毒性较低，生物相容性较好，应用较为广泛。如京尼平细胞毒性很低，交联效果理想，但过于昂贵，难以规模化应用，常限于实验研究。[0004]采用化学的方法，将价廉易得的天然产物进行处理，使其具有交联性能，这样既保证了生物相容性，又能降低价格，是生物交联剂研究的新方向。[0005]海藻酸盐具有可降解性和高度的生物相容性、无免疫原性，相对价格低廉，被广泛地应用于组织工程和医药等领域。近年来，将海藻酸盐氧化制备得到的海藻酸钠被用作生物医用材料交联剂，取得了较好的效果(李莉，徐源廷，陈健，等.氧化海藻酸钠交联改性脱细胞基质材料及其细胞相容性的研究.生物医学工程学杂志.2011，28 (6):1154-1158 ；Yang Hu, Lan Liu, Zhipeng Gu, et al.Modification of collagen with a natural derivedcross-linker, alginate dialdehyde.Carbohydrate Polymers, 2014,102:324 - 332)。壳聚糖也被用于制备氧化壳聚糖而应用于生物材料领域(傅春梅，罗青树，王亚娟，等.壳聚糖的氧化与羰基分析.皮革科学与工程.2012，22 (I):13-17 ;张婷，杨建红，梁凯，等.壳聚糖氧化自组装膜的制备及其性能.分析科学学报.2007，23 (2):125-128)。[0006]壳寡糖是由2 —10个氨基葡萄糖通过β-1，4-糖苷键连接而成的寡聚糖，也是天然糖类中唯一大量存在的碱性氨基寡糖。它是壳聚糖降解的产物。具有水溶性好、安全无毒、易吸收等优点，在保健品、营养剂、食品添加剂、植物生长调节剂及饮料添加剂等方面具有良好的应用价值(杜昱光，王克夷，白雪芳.壳寡糖的功能研究及应用.北京:化学工业出版社，2009，1-34)。尽管壳寡糖属于壳聚糖的降解衍生产物，但由于两者性质的较大差异，被认为是两种不同的物质。[0007]将糖氧化为醛基，主要有双氧水法、次氯酸法和高碘酸钠法。其中高碘酸钠可氧化偕二醇、邻多元醇、α -羟基酸、α -氨基酮、1-氨基-2-羟基化合物，使碳-碳键断裂，生成相应的羰基化合物醛酮。该反应可定量进行，每断裂一个碳-碳键，消耗I分子过碘酸(张洪渊.生物化学教程.成都:四川大学出版社，2005，12.)。[0008]采用高碘酸钠作为氧化剂，处理壳寡糖，就得到了氧化壳寡糖。由于每个碳碳键断裂，可以形成两个醛基，因此，可以用作交联剂。由于氧化壳寡糖继承了壳寡糖的优良性能，水溶解性更好，安全无毒，易吸收，因而是一种比较理想的生物交联剂。
[0009]壳寡糖是天然糖中唯一大量存在的碱性氨基寡糖，具有海藻酸钠无可比拟的抗氧化作用、抗菌活性、抗炎/促进伤口愈合作用、抗癌/抗肿瘤作用、抗病毒作用等。氧化壳寡糖继承和部分保留了这些基本结构单元，故氧化壳寡糖比氧化海藻酸钠的性能更加完美。
[0010]尽管甲壳素、壳聚糖、壳寡糖属于同系物，但性质上有较大差异。甲壳素分子量上百万，不溶于水、稀酸、碱、乙醇及其它有机溶剂，很难被人体吸收；壳聚糖是甲壳素N-脱乙酰基的产物，分子量为数万至几十万，不溶于水，溶于酸，能够部分被人体吸收。壳寡糖聚合度为2 —10，分子量小，可溶于水中，易被人体吸收。壳寡糖不具有壳聚糖的一些高分子化合物的性质，如成膜性、形成高黏度溶液等。正是由于壳聚糖和壳寡糖性质的较大差异，因此，壳聚糖和壳寡糖被认为是不同的物质。同理氧化壳寡糖与氧化壳聚糖也可以认为是不同物质。
[0011]与氧化壳聚糖相比，氧化壳寡糖具有以下特性:
(I)更好的溶解性。由于壳寡糖本身易溶于水，整个反应可以在水溶液中完成，生成醛基后，氧化壳寡糖仍溶于水；而壳聚糖不溶于水，需要在酸性条件下进行氧化反应，由于其分子量大，氧化壳聚糖的水溶性也比氧化壳寡糖差；
(2 )更小的黏度。由于壳聚糖分子量大，形成氧化壳聚糖后，分子量仍然较大，形成有一定黏度的溶液，当用作交联剂时，影响分散与渗透。而氧化壳寡糖分子小，溶解水中粘度仍然很低，便于分散与渗透；
(3)无成膜性。氧化壳寡糖不具有高分子化合物的成膜性，而氧化壳聚糖可以成膜；
(4)更利于交联。由于氧化壳寡糖分子量小，黏度小，分子运动灵活，更容易渗透到生物医用材料内部的细小孔隙之中，从而达到深度交联。而氧化壳聚糖分子量大，黏度大，分子运动相对困难，影响向生物材料孔隙中的渗透，影响交联效果；
(5)更好的吸收性能。氧化壳寡糖分子量小，易被人体吸收。而氧化壳聚糖分子量大，吸收相对较难。
[0012]综上所述，本发明以壳寡糖为原料，采用高碘酸为氧化剂，制备出了氧化壳寡糖。该物质可以用作生物交联剂、化学偶联剂、微球交联剂以及固定化酶的交联剂等，广泛地应用于医药、食品、生物以及化工等领域。


[0013]本发明的目的是针对现有技术的不足而提供氧化壳寡糖及其制备方法，它是由以下技术措施来实现的。
[0014]1.氧化壳寡糖是指壳寡糖糖单元中的2、3位碳碳键部分或全部被氧化成醛基所形成的物质，其结构中含有如下式所示的氧化糖结构单元: