羥丙基殼聚糖常見特性

羥丙基殼聚糖 (hydroxypropyl chitosan，簡稱HPCS)，不僅保留了殼聚糖堿性和正電性，同時還改善了殼聚糖的性能。由于在殼聚糖分子上引入了羥丙基團，改變了分子的空間結(jié)構(gòu)，削弱了殼聚糖分子間和分子內(nèi)的氫鍵作用，從而使其水溶性和反應(yīng)活性得到改善和提高，且羥丙基化的HPCS具有良好的吸濕保濕性、抗菌性及吸附性等特點，對于進一步制備各種殼聚糖的衍生物，擴展殼聚糖在各領(lǐng)域的應(yīng)用具有實用意義。

1 吸濕保濕性

在相同的濕度條件下，經(jīng)過羥丙基化的HPCS由于引入了極性羥丙基團，使其親水能力顯著增強，吸濕率明顯強于殼聚糖，且隨著取代度(羥丙基團數(shù)量)的增大，吸濕率呈明顯上升趨勢[。同時HPCS分子內(nèi)具有羥丙基團，則其相對于殼聚糖的結(jié)晶性能減弱，水分子更易滲入，且結(jié)合在HPCS高分子鏈上其他基團的水分子更加難以釋放，所以同樣顯示出良好的保濕性。

2 抗菌性

HPCS的抗菌性來源于分子內(nèi)的-NH2基團，在溶液環(huán)境下，-NH2能與自由H+結(jié)合形成-NH3+ 陽離子，-NH3+離子能與細(xì)菌細(xì)胞壁上的負(fù)電性陰離子結(jié)合，使細(xì)胞壁和細(xì)胞膜上的負(fù)電荷分布不均，打破其在自然狀態(tài)下細(xì)胞壁的合成和溶解平衡，破壞細(xì)菌正常生理代謝，抑制其繁殖能力，從而起到抗菌的效果。

HPCS的抗菌性目前主要應(yīng)用于紡織品的儲存或材料的保護等方面。

研究員研究了HPCS對織 物的抗菌整理效果的影響，結(jié)果表明，經(jīng)HPCS整理后的棉紡織物抗菌效率達(dá)到了94.3%，滌綸織物則達(dá)到了92.6%，并且HPCS具有抗菌性的pH值適用范圍更為廣泛。

研究了HPCS對大腸桿菌生長狀況的影響，結(jié)果表明，不到2 h的時間，80%的大腸桿菌已經(jīng)死亡，在之后的24 h，死亡率可接近95%以上，且證實了抑制因子為-NH2。

3 吸附性

HPCS具有吸附性主要機理有兩點，一是靜電吸附，這一點類似于殼聚糖，兩者在溶液環(huán)境下均能形成-NH3+，使其周圍可以形成帶正電荷的區(qū)域，當(dāng)附近出現(xiàn)負(fù)離子或負(fù)離子基團時，便可發(fā)生靜電吸附作用，從而具有吸附性，相對于殼聚糖，HPCS 由于在不同pH條件下溶解性更好，所以吸附性能更有優(yōu)勢。二是HPCS一般為聚合物高分子，具有良好的結(jié)晶性，且結(jié)晶時與殼聚糖類似，都會形成具有眾多大小孔徑的結(jié)晶體，這些孔徑可為離子提供偶聯(lián)或者結(jié)合空間，再者，HPCS在液態(tài)環(huán)境下易形成凝膠，通過黏附作用也可吸附離子。

研究了HPCS在液體環(huán)境下對Cr(VI)離子的吸附作用，結(jié)果表明HPCS對 Cr(VI)離子具有良好的吸附作用，Cr(VI)在液態(tài)環(huán)境下通常以HCrO4 -形式存在，通過靜電作用達(dá)到吸附效果，且在pH5，Cr(VI)初始濃度為15 mg/L時，吸附率為50%以上；并在之后的研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過交聯(lián)化的HPCS，即戊二醛交聯(lián) HPCS(C-HPCS)對Cr(VI)的吸附效率可達(dá)到92%以上，并對其他重金屬離子，如鉛、錳、鎳等亦有較好的吸附作用。

4 其他特性及應(yīng)用

HPCS還具有良好的凝膠性和配伍性，可制備成聚合納米膠體材料，或者與其他有機物分子交聯(lián)形成新的納米膠體顆粒，這類納米顆粒具有良好的水溶性與交聯(lián)性，能結(jié)合水溶性差的藥物，提高機體內(nèi)藥物濃度，提高藥物藥效和釋藥性；也可結(jié)合穩(wěn)定性差的藥物，提高其穩(wěn)定性。

非那雄胺噴霧劑CARETOPIC是全球率先用于治療男性雄激素性脫發(fā)的外用非那雄胺噴霧劑，其核心關(guān)鍵敷料用的就是羥丙基殼聚糖，通過羥丙基殼聚糖促滲技術(shù)，讓藥物在頭皮形成膜結(jié)構(gòu)，顯著增強了藥物的皮膚滲透性。

廣東省腫瘤介入診療重點實驗室的占美曉、彭紹軍教授團隊和同濟大學(xué)袁偉忠教授團隊使用氧化透明質(zhì)酸（OHA）和羥丙基殼聚糖（HPCS）通過亞胺鍵制備一種可注射復(fù)合水凝膠，將其作為功能物質(zhì)傳遞基底。該復(fù)合水凝膠憑借MPDA的光熱效應(yīng)、DOX的化療作用和CUR的抗炎作用，在體內(nèi)顯示出良好抑制Hepa1-6腫瘤的作用。

此外，在造紙過程中，HPCS還能夠有效地加強紙質(zhì)纖維之間的氫鍵結(jié)合，助劑中的氨基與纖維表面的羧基形成離子鍵，該離子鍵對二者間的結(jié)合有促進作用，有助于提高紙張的物理強度。孫振乾等用HPCS對紙質(zhì)文物進行處理，研究其對紙質(zhì)文物保護的影響，結(jié)果表明，紙樣經(jīng)HPCS處理后，抗張強度相對未處理提高了30%~85%，耐折度提高了20%~37%，且當(dāng)HPCS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時，抗張強度和耐折度提高量最大。

綜上所述，相比殼聚糖，羥丙基殼聚糖具有更好的吸濕 保濕性、抗菌性、吸附性以及交聯(lián)性等優(yōu)良特性，且在日常生活及眾多工業(yè)領(lǐng)域中，諸如化妝品、食品及紡織品抗菌、紙質(zhì)文物保護以及藥物聯(lián)合控制等方面，HPCS具有更大的研究和使用價值。同時作為天然高分子多糖-殼聚糖的衍生物，HPCS具有良好的生物可降解性，且沒有任何毒性或副作用，避免了使用一般化工試劑或者人工有機合成材料對自然生態(tài)或機體健康的一系列危害。

備注：本文部分內(nèi)容摘自文獻(xiàn)《羥丙基殼聚糖的特性研究進展》，作者：馮煒瑋 陳志偉，僅做分享使用，如有侵權(quán)告知立刪。