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多糖化学改性方法及其生物活性的研究进展 摘 要 多糖的化学修饰是一种重要的多糖结构修饰方法，是增强多糖生物活性、降低其副作用的有效途径。文中综述了几种目前多糖化学改性常用的无机酸酯化方法，以及目前国内外对于化学改性多糖制备及其生物活性的研究现状。 关键词 多糖，化学改性，生物活性，研究进展 多糖是存在于众多有机体中一类具有丰富结构多样性的特殊生物高分子，多糖作为某些生物转化识别过程中的关键物质已被人们深入地认识，天然多糖已具有许多优异性能，如抗肿瘤、抗病毒、抗感染、抗氧化、抗诱变等，多糖这些生物活性的发挥与其结构有关，利用糖残基上的羟基、羧基、氨基等基团，对多糖进行分子表面修饰，可以进一步改善多糖的诸多性能，甚至获得具有特定结构的功能新材料。多糖衍生物的强抗病毒活性已经在临床应用上得到了充分的证明，因而对多糖结构进行适当修饰是多糖领域研究的重点之一。 多糖醚化和酯化反应是最具多样性的多糖改性方法，因为通过这两种方法可以很容易获得各种性能优异具有生物来源的新材料。本文主要介绍多糖无机酸酯化方法及其生物活性，将新颖的酯化方法、全面的结构解析和明确的的构效关系相结合必将推动多糖在生物工程、医药等诸多领域的应用。 1 多糖结构表征方法及部分多糖结构 多糖含有易于发生酯化反应的伯羟基、仲羟基和羧基，以及可以转化为氨基化合物的 -NH2。要了解衍生化过程中多糖骨架可能发生的所有结构变化，需在改性前尽可能全面地对多糖结构进行分析。因为即使多糖类型相同，多糖的化学结构包括分支、糖原连接顺序、链中的氧化部分(如葡聚糖中的醛基、酮基和羧基 )和残余的天然杂质均可能存在差异，尤其是在真菌和植物多糖中。 1. 1 多糖结构表征方法 要完全阐明一个糖的结构一般需要提供以下几方面的信息 : ⑴分子量及组成单糖的种类与摩尔比 ; ⑵各糖环的构象 (呋喃型或吡喃型)与异头碳的构型; ⑶各糖残基间的连接方式; ⑷糖残基的连接顺序; ⑸二级结构及空间构象等; 以及常用到的方法 (见表1)。 1. 2 部分多糖的结构 对多糖高级结构和空间构象的研究，是开发和利用多糖类物质的关键，也是对多糖进行化学改性的基础。研究人员已阐明部分真菌多糖的结构。 2 多糖硫酸酯化 硫酸酯化多糖 ( sulfated polysaccharides，SPS)也称多糖硫酸酯 ( polysaccharides sulfate，PSS)，是指糖羟基上带有硫酸根的多糖，是抗病毒多糖中研究最多的一类天然或化学修饰多糖，包括从动、植物中提取的各种硫酸多糖、肝素、天然中性多糖的硫酸衍生物及人工合成、半合成的各种硫酸多糖，具有免疫增强、抗凝血、抗氧化等活性，尤其具有突出的抗病毒(艾滋病毒、巨噬细胞病毒、流感病毒等 )活性。具有高生物活性的硫酸酯多糖一般具有: (1)均一多糖硫酸酯化产物抑制病毒的作用优于杂多糖的硫酸酯化产物 ; (2)每个单糖单位需要2～3个SO42－才能有好的抗 HIV活性，但每个单糖单位含有有1.5～2个SO42有良好的抗病毒活性; (3)多糖分子质量越小，生物活性越高，在分子质量10 000～500 000之间保持最大活性。 2. 1 硫酸酯化多糖合成方法 多糖硫酸酯化常用的方法有Wolfrom法、Ngasawa法、浓硫酸法、三氧化硫－吡啶法及三氧化硫－二甲基甲酰胺法等。中性多糖一般能溶于有机溶剂，可直接对其硫酸酯化。一般毗喃型多糖的硫酸酯化常采用Wolfrom法，呋喃型多糖常采用Ngasawa法。硫酸化方法的原理为:溶于一定溶剂系统中的多糖与相应的硫酸化试剂在一定的条件下反应，使得多糖残基上的某些羟基接硫酸基团。以氯磺酸试剂为例，多糖的硫酸酯化反应是在路易斯碱溶液中由SO3H+取代多糖羟基中的H+，经中和得到硫酸酯盐。 2. 2 硫酸酯化多糖生物活性 硫酸多糖的活性不仅与硫酸根的存在与否关系密切，还受硫酸取代度大小的影响。硫酸基的取代位置也是影响硫酸多糖活性的重要因素。尽管硫酸根与硫酸多糖的抗病毒活性密切相关，但并不是硫酸根越多活性越强，分子中硫酸根过多会产生抗凝血等副作用。一些海洋硫酸多糖因硫酸基过多而显示一定的毒性，经过脱去部分硫酸基(称多糖的脱硫修饰)，可降低其毒性。 2. 2. 1 天然产物中提取 Anthony Josephine等研究从羊栖菜中分离的硫酸酯化多糖能阻止因环孢霉素而引发的大鼠肾脏线粒体功能缺失，起到对环孢霉素引起大鼠肾脏线粒体抗突变的生物学效应［10］。Mahanama De Zoysa等通过测定主动脉血栓形成时间研究从发酵的褐藻中分离得到的硫酸酯化多糖的抗凝血活性，这种硫酸酯化褐藻多糖得率是1.32%，是一种酸性多糖，虽然抗凝活性弱于肝素，但是对今后海洋藻类资源的开发具有指导意义［11］。Mao等研究从绿藻袋礁膜中分