右旋糖酐的分子量檢測手段及應(yīng)用

相萍萍

上海震旦職業(yè)學(xué)院公共衛(wèi)生與護理學(xué)院，上海 200000

右旋糖酐是一種胞外微生物同多糖，主鏈主要由α-（1，6）糖苷鍵鏈接的D-吡喃葡萄糖殘基組成，同時側(cè)鏈上還有α-（1，4）、α-（1，3）或α-（1，2）分支鍵，一般情況下，右旋糖酐的水溶性隨著α-（1，6）糖苷鍵增多而增大，隨著支鏈增加而降低。右旋糖酐的結(jié)構(gòu)主要取決于合成右旋糖酐所使用的微生物菌株[1]，使用的菌體不同，發(fā)酵合成右旋糖酐的糖苷鍵比例以及分支度不同，則右旋糖酐的分子結(jié)構(gòu)不同。目前合成右旋糖酐最常用的菌株為腸膜明串珠菌。右旋糖酐分子量大小及分布與右旋糖酐的性質(zhì)及生物活性密切相關(guān)，不同分子量的右旋糖酐可應(yīng)用于不同的行業(yè)領(lǐng)域。

1 右旋糖酐分子量及分子量分布的檢測手段

對于多分散性右旋糖酐的分子量，一般常使用重均分子量（Mw）和數(shù)均分子量（Mn）來描述。 分子量越大，用Mw 來統(tǒng)計比較準(zhǔn)確；分子量越小，用Mn 統(tǒng)計更精確。對于一個多分散系統(tǒng)，Mw 總是大于Mn，一般用Mw/Mn（D 值）代表右旋糖酐的多分散性，Mw/Mn 主要用于測定分子量分布的范圍，Mw/Mn值越接近1，右旋糖酐分子量的均一度越好；Mw/Mn值越遠離1，右旋糖酐分子量分布越分散。AlsopD 等評估了用這種方法測定右旋糖酐分子量及分子量分布的可行性。

一般光散射法、超速離心法和小角中子散射法可以用來測定Mw，Mn 則用膜滲透壓法測定，另一種能快速測定Mn 的方法為端基官能團分析法，此外，也可以用一種比較快速的測量方法—黏度法測定右旋糖酐的分子量。但是，單獨使用以上方法都不能測出聚合物完整的分子量分布。首次能測出一個多聚物完整的分子量分布的方法為有機溶劑沉淀法，通過與繪制的右旋糖酐分子量的標(biāo)準(zhǔn)曲線對比，有機溶劑沉淀所得的每個分子量片段的右旋糖酐的分子量可以選用一種合適的方法測得，但使用這種方法特別耗時。

凝膠色譜法的出現(xiàn)解決了以上難題，因為凝膠色譜法具有高效快速、分辨率高、結(jié)果重現(xiàn)性好以及測量范圍廣、精度高等優(yōu)點，是目前測定右旋糖酐分子量及分子量分布比較常用的方法。除此之外，Kim 和Day 第一次報道了用掃描電鏡測定不同分子量分布的右旋糖酐的形態(tài)。近年來，還有研究者使用高效分子排阻色譜—蒸發(fā)光散射檢測法（HPGPC-ELSD）測定右旋糖酐分子量及分子量分布[2]?！吨腥A人民共和國藥典》2010年版本中采用分子排阻色譜法測定分子量大小及分布情況，右旋糖酐分子量大小及分布的測定通常采用HPGPC法。各種方法測定的分子量范圍及精度如表1 所示。

表1 測定右旋糖酐分子量的方法

2 不同分子量的右旋糖酐的應(yīng)用

右旋糖酐的親水性、生物相容性、穩(wěn)定性以及低毒性使其被廣泛地應(yīng)用于食品、制藥、化妝品等領(lǐng)域。

2.1 右旋糖酐在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用

右旋糖酐及其衍生物在醫(yī)藥行業(yè)應(yīng)用廣泛，104＜Mw＜105Da 的分子量片段的右旋糖酐最適合在臨床上用作血漿替代品，分子量過低的右旋糖酐容易在腎臟循環(huán)中丟失，而分子量過高的右旋糖酐會干擾血液的正常凝固。目前三種能應(yīng)用于臨床作為血漿替代品的右旋糖酐制劑為：Dex-70、Dex-20 和Dex-40，《中華人民共和國藥典》[3]對其分子量及分子量分布有明確要求。小分子量（6-8 kDa）的右旋糖酐可以與鐵形成復(fù)合物，靜脈注射右旋糖酐鐵可以用于治療貧血；低分子量的右旋糖酐硫酸酯具有抗凝血功能，是一種核糖核酸酶的強抑制劑，還可用于人體免疫缺陷型病毒感染的治療。此外，大分子量右旋糖酐還可以作為降血糖、抗腫瘤等藥物的載體[4]。

2.2 右旋糖酐在食品行業(yè)中的應(yīng)用

在食品工業(yè)中，右旋糖酐常用作保濕劑、賦形劑、穩(wěn)定劑和增稠劑等，高分子量的右旋糖酐（Mw=1×106～2×106Da）可以作為食品添加劑添加到面包中，增加面包的柔軟度和體積并改善面包的質(zhì)地[5]；還可用于果糖糖漿和糖果中，以阻止蔗糖結(jié)晶；此外，高分子量右旋糖酐還可用于食品烘焙，提高食品膨脹度；小分子量右旋糖酐還可作為益生元，充當(dāng)動物和人類的營養(yǎng)添加劑。

2.3 右旋糖酐在化工行業(yè)的應(yīng)用

在堿性溶液中，大分子量右旋糖酐（Mw＞106Da）與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)可以生成交聯(lián)葡聚糖，用于分子篩，作為色譜柱的填充劑，分離和純化生物大分子物質(zhì)；大分子右旋糖酐還可以與聚乙二醇構(gòu)成雙水相體系[6]，用于物質(zhì)的萃取分離。

2.4 其他應(yīng)用

右旋糖酐的結(jié)構(gòu)中分布著很多自由羥基和羧基基團，可以用于修飾納米粒子，提高其親水性及生物相容性。Chuiu 等用右旋糖酐包裹的納米金簇可以提供熒光性能的信號源，可用于細菌的標(biāo)記；Hauser 等用右旋糖酐包裹納米氧化鐵，作為磁共振成像劑，還用于磁熱療和靶向性藥物運輸?shù)?；巰基葡聚糖與銀、汞、銅、金等重金屬的親和作用強，可以用于治療急性重金屬中毒，以及凈化環(huán)境中的重金屬；右旋糖酐還可用于制作眼睛及皮膚的護理品；在石油工業(yè)中，還可作為油井鉆泥的保水劑[7]。

3 結(jié)語

右旋糖酐分子量及其分布是決定右旋糖酐生物活性的一個重要因素，不同分子量的右旋糖酐可廣泛應(yīng)用于食品、制藥、化妝品等領(lǐng)域，尤其在醫(yī)藥領(lǐng)域，右旋糖酐有重要的應(yīng)用。 傳統(tǒng)“發(fā)酵—酸解—醇沉”制備右旋糖酐的方法對分子量控制效果不理想，限制了右旋糖酐在醫(yī)藥領(lǐng)域的大規(guī)模推廣應(yīng)用。在未來研究中，探索一種能有效控制右旋糖酐分子量及其分布的新方法，對右旋糖酐的制備及應(yīng)用具有現(xiàn)實意義。