高取代度硫酸葡聚糖

來源：作者：人氣：-發(fā)表時間：2020-07-29 12:47:00【大中小】

高取代度硫酸葡聚糖

化學(xué)名稱：Dextran, hydrogen sulfate sodium salt; Dextran sulphate; Sodium dextran sulfate; Dextran polysulfate
CAS 編號：9011-18-1

硫酸葡聚糖是由特定分子量的葡聚糖硫酸化反應(yīng)制得的。TdB生產(chǎn)的高硫酸取代葡聚糖分子量從5 kDa到2000 kDa。

硫酸葡聚糖是以鈉鹽形式呈現(xiàn)，并加入少量磷酸鹽作為穩(wěn)定劑。每個批次的產(chǎn)品都提供質(zhì)檢報(bào)告COA。嚴(yán)格仔細(xì)控制分子量程，含硫量，濕度等指標(biāo)。

結(jié)構(gòu)

葡聚糖是一種多糖，來源于腸系膜明串珠菌B512F，由α-D-(1-6)線性葡聚糖組成，側(cè)鏈含量較低（約5%），與葡萄糖的碳-3位相連。硫酸葡聚糖是特定分子量的葡聚糖硫酸化得到的衍生物。高硫酸取代葡聚糖的硫酸組分在16-20%之間。

圖1。高取代度硫酸葡聚糖片段的結(jié)構(gòu)表征。高取代度硫酸葡聚糖，每單位葡萄糖大約含有兩個硫酸基團(tuán)，取代度為2.0。

硫酸葡聚糖（DS）可按不同平均重均分子量，不同分子量分布，不同程度的取代度，不同陽離子（例如鉀替代鈉）和不同硫酸化過程來生產(chǎn)。例如，僅憑硫酸葡聚糖70的名稱無法完整識別該化合物，在評估這些化合物性能時應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。

硫酸葡聚糖是由選定的葡聚糖片段和硫酸化試劑（例如氯磺酸）合成而來，反應(yīng)混合物經(jīng)過純化后，可以獲得白色粉末狀產(chǎn)品。硫酸化程度可以根據(jù)反應(yīng)條件來進(jìn)行控制，但對于大多數(shù)應(yīng)用，硫含量在16-20% 范圍是可接受的。

理化性質(zhì)

圖1中高取代度硫酸葡聚糖的結(jié)構(gòu)顯示了葡聚糖鏈中每個葡萄糖單元大約含兩個硫酸取代基。取代度，該術(shù)語被廣泛用于表示每個葡萄糖鏈單元的取代基數(shù)目。因此，上述結(jié)構(gòu)的取代度為2.0。在研究了硫酸基團(tuán)的分布，一些研究員指出在低取代度下，2位取代和3位取代占主導(dǎo)地位。隨著取代度的增加，2,3和2,4取代基的比例增加。然而，發(fā)現(xiàn)這些結(jié)果還取決于硫酸化所用的方法¹。基于13C和1H NMR的進(jìn)一步研究提供了明確的證據(jù)，在高取代度的硫酸葡聚糖樣品中，幾乎都是C2和C3的取代。^2,3。

為了確定樣品中所有葡聚糖鏈?zhǔn)欠癖痪鶆蛉〈枰捎没陔姾擅芏鹊姆蛛x技術(shù)。在未發(fā)表的研究中，取代度為0.37的硫酸葡聚糖可分離形成含硫量為0.3-14%的組分。不過，這也可能是由于制備方法的原因。在較高的取代度下，這些組分顯示出硫酸基團(tuán)分布更均勻（未發(fā)表的研究）。

分子量

硫酸葡聚糖的尺寸用Mw、Mn和Mw/Mn比值來描述。這些值通常是通過凝膠滲透色譜法確定的，它提供了有關(guān)分子量分布的有價值信息。典型分布如圖2所示。值得注意的是，由于沒有硫酸葡聚糖標(biāo)準(zhǔn)可用，因此通過尺寸排阻色譜法獲得的分子量值是一個相對值，因?yàn)樯V柱是用葡聚糖標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)的。

圖2。典型的硫酸葡聚糖10分子量分布。硫酸葡聚糖餾分的尺寸用Mw、Mn和Mw/Mn來描述。通常由凝膠滲透色譜法確定，凝膠滲透色譜提供分子量分布的信息。

批號	取代度	Mw GPC	Mw LS
14D07B	0.82	124 000	115 000
14G32A	1.2	23 100	21 500
14G24B	1.92	12 800	10 400
14G12A	2.1	4 800	3 000

表1. 測定值可能因所使用的柱子和其它參數(shù)差異而變化。重均分子量Mw是用光散射法測量（LS），得到的值略低于GPC的結(jié)果（見表1）。測量結(jié)果與溶劑使用的鹽濃度沒有很大關(guān)系，但會受到稱重誤差、散射光強(qiáng)度、dn/dc和外推誤差（未發(fā)表的研究）的影響。

粘度

葡聚糖是作為具有彈性的靜態(tài)線圈狀分子存在于溶液中。在鏈上引入帶電荷的硫酸基團(tuán)，由于靜電斥力使線圈膨脹。這也取決于聚陰離子和陽離子的解離程度。在高鹽濃度（0.5M NaCl）下，靜電力被中和，線圈表現(xiàn)得像未帶電。特性粘度的測量，提供了分子大小和彈性的有用信息。在高取代度下，當(dāng)鹽濃度降低時，[η]降低，而在較低取代度（0.01–0.37）下，[η]值趨于輕微增加。0.5M NaCl中[η]的測量結(jié)果表明，硫酸葡聚糖在 0.5–2.0范圍內(nèi)變化不大（見表2）。

取代度	0.5M NaCl	0.15M NaCl	0.005M NaCl
Unsub.	0.27	0.264	0.258
0.02	0.25	0.263	0.281
0.23	0.236	0.262	-
0.37	0.224	0.252	-
1.58	0.353	0.224	-
1.9	0.36	0.22	-

表2. 特性粘度與取代度和鹽濃度的關(guān)系。糖鏈上帶電荷的硫酸基團(tuán)會因經(jīng)典斥力引起線圈膨脹，從而改變特性粘度。這也取決于聚陰離子和陽離子的解離程度。在高鹽濃度下（例如 0.5M NaCl），靜電被中和，線圈表現(xiàn)得像未帶電。

旋光性

隨著溶劑離子強(qiáng)度的改變，葡聚糖的旋光度卻很少受到影響，與之相對的，帶電多糖（如卡拉膠）可觀察到顯著的變化。不過測量并不依賴于濃度，而溫度對某些硫酸化多糖可能有適度的影響。硫含量在17-19%范圍內(nèi)的一系列硫酸葡聚糖的比旋光度如下表3所示。值得注意的是，除500000分子量衍生物外，旋光度呈逐漸增加的趨勢。

Mol. Wt. Mw	[α]D, degrees
5000	+72
10000	+89
20000	+93
100000	+99
500000	+86

表3. 硫含量在17-19%的硫酸葡聚糖的旋光度。旋光度測定與濃度無關(guān)。溫度可能有適度的影響。

儲存和穩(wěn)定性

干燥的硫酸葡聚糖和溶液的穩(wěn)定性研究都已進(jìn)行。在干燥狀態(tài)下，研究表明，在室溫下干燥儲存在密封良好、避光的容器中葡聚糖可穩(wěn)定5年以上。開封后容器應(yīng)保持密閉，以防止水分進(jìn)入。為了研究硫酸葡聚糖鈉水溶液的穩(wěn)定性，制備了2.5%的硫酸葡聚糖鈉溶液，檢測條件和結(jié)果如下：

2.5% 滅菌, 冷藏7天。
2.5% 室溫儲存11天。
2.5% 室溫儲存21天。

結(jié)果如表4匯總?cè)缦拢?/div>

樣品	時間(天)	pH	游離硫酸酯 (mg/ml)	平均分子量	Mw/Mn
1 (質(zhì)控品)	7	6.54	0.03	42 000	1.4
2	11	6.25	0.03	41 400	1.4
3	21	5.5	0.03	41 900	1.4

表4. 硫酸葡聚糖鈉（DSS）穩(wěn)定性數(shù)據(jù)匯總。DSS和水混合配成2.5 %濃度的溶液。所以報(bào)告值都在預(yù)期范圍內(nèi)。在21天的研究中，未發(fā)現(xiàn)DSS的降解

所有報(bào)告值都在預(yù)期范圍內(nèi)，在實(shí)驗(yàn)研究的間隔期（最多21天）未發(fā)現(xiàn)任何DSS溶液降解的證據(jù)。

在DSS溶液在室溫下長時間儲存（3個月）的研究表明，pH值下降，硫酸基團(tuán)輕微釋放（占總量的1%）。滅菌推薦優(yōu)先采用無菌過濾。

應(yīng)用

抗細(xì)胞增殖劑對細(xì)胞增殖的影響

硫酸葡聚糖是細(xì)胞培養(yǎng)基中常用的添加劑4，用作抗凝劑。

多種因素導(dǎo)致的細(xì)胞凝結(jié)問題：

妨礙精確的細(xì)胞計(jì)數(shù)、細(xì)胞監(jiān)測和細(xì)胞周圍環(huán)境的控制。⁵
輸送到細(xì)胞的營養(yǎng)物質(zhì)和來自細(xì)胞的產(chǎn)物的輸送都會受到阻礙。⁵
細(xì)胞凝結(jié)顯著影響生長行為⁵
凝結(jié)降低增殖率⁵
與施加在單個細(xì)胞的力相比，施加在凝結(jié)細(xì)胞的垂直方向力導(dǎo)致更高的細(xì)胞死亡率。⁵

硫酸葡聚糖5kDa在中國倉鼠卵巢（CHO）細(xì)胞培養(yǎng)過程中顯示出減少細(xì)胞凝結(jié)的作用。1.3 g/L DS和8.0 mg/L r-胰蛋白酶結(jié)合使用可完全消除細(xì)胞凝結(jié)。⁴

在另一項(xiàng)研究中，與對照組相比，硫酸葡聚糖可抑制CHO細(xì)胞凋亡并提高蛋白質(zhì)產(chǎn)量1.9倍。6硫酸葡聚糖是大多數(shù)市售細(xì)胞培養(yǎng)基的主要成分。

在干細(xì)胞培養(yǎng)和細(xì)胞外基質(zhì)沉積中，多糖和陰離子衍生物的價值受到了廣泛的關(guān)注。^7-11

脂蛋白淀析

硫酸葡聚糖可以選擇性地淀析脂蛋白。0.05M硫酸葡聚糖（Mw 10 kDa）和0.05M MnCl2的混合物可用于VLDL（極低密度脂蛋白）和LDL（低密度脂蛋白）¹²。濃度為0.65%硫酸葡聚糖和0.2M MnCl2可用于HDL（高密度脂蛋白）的淀析¹²。用類似方法，硫酸右旋糖酐（Mw 500 kDa）已被用于HDL（高密度脂蛋白）的研究¹³。

DNA雜交加速和組蛋白DNA釋放

硫酸葡聚糖能促進(jìn)DNA雜交。 10%硫酸葡聚糖可使溶液中的DNA雜交增速10倍¹⁴。 Studies研究顯示硫酸葡聚糖可以和組蛋白形成絡(luò)合物，從該絡(luò)合物中可釋放DNA¹⁵。

tRNA與核糖核酸酶效應(yīng)

硫酸葡聚糖用于抑制tRNA與核糖體的結(jié)合¹⁶。它還能抑制核糖核酸酶¹⁷。

微生物和大分子的分離

在含水兩相聚合物分離中，硫酸葡聚糖與聚乙二醇結(jié)合可用于分離病毒、細(xì)菌、核酸和蛋白質(zhì)¹⁸。

抗病毒性

硫酸葡聚糖具有抗病毒性。研究表明，硫酸葡聚糖（10kDa）為人T淋巴細(xì)胞提供完全的保護(hù)免于體外HIV病毒的侵襲。硫酸葡聚糖的有效濃度為5μg/ml。硫酸葡聚糖通過阻斷病毒與細(xì)胞膜的結(jié)合來保護(hù)細(xì)胞¹⁹。然而，另一項(xiàng)研究顯示，硫酸葡聚糖10對HIV的抑制效力隨細(xì)胞類型和病毒株的不同存在很大差異²⁰。在同一項(xiàng)研究中，硫酸葡聚糖可以抑制包膜病毒的復(fù)制，如逆轉(zhuǎn)錄病毒、皰疹病毒、披膜病毒、沙粒病毒、彈狀病毒、正粘病毒和副粘病毒，但對非包膜病毒如脊髓灰質(zhì)炎、柯薩奇病毒和呼腸孤病毒無效。另一項(xiàng)研究表明，硫酸葡聚糖5、硫酸葡聚糖8和硫酸葡聚糖500可使A型流感病毒中的融合蛋白失活²¹。

硫酸葡聚糖用于化妝品

文獻(xiàn)報(bào)道，硫酸葡聚糖具有以下美容特性：

抗老化
抗皺
消炎
抗過敏
保濕
光滑、清新和“不油膩”
對抗皮膚粗糙和皸裂
增加脂肪酶活性，減肥，活膚

許多研究都揭示了硫酸葡聚糖的抗炎作用^22,23。雖然目前還沒有關(guān)于硫酸葡聚糖保濕效果的詳細(xì)報(bào)道。然而，組織中的硫酸葡聚糖的鎖水特性有助于維持組織的力學(xué)性能²⁴。

膜滲透選擇性研究

許多研究小組已經(jīng)使用不同分子量和取代度的硫酸葡聚糖研究了腎小球處理大鼠和小鼠體內(nèi)帶電和不帶電分子的過程。通常，人們觀察到帶負(fù)電的硫酸葡聚糖清除率較低。推測是由于內(nèi)皮細(xì)胞多糖-蛋白復(fù)合物和壁吸收血漿蛋白的負(fù)電荷引起血液循環(huán)中大的多聚陰離子的排斥^11,25-28。

硫酸葡聚糖作為疫苗佐劑

葡聚糖硫酸鈉已成為誘發(fā)小鼠結(jié)腸炎的金標(biāo)準(zhǔn)。硫酸葡聚糖強(qiáng)烈的炎癥效應(yīng)引發(fā)了硫酸葡聚糖作為疫苗佐劑的研究²⁹。

其中一個案例是高分子量葡聚糖對小鼠和豚鼠細(xì)胞介導(dǎo)免疫反應(yīng)的影響³⁰。

足墊腫脹、真皮內(nèi)皮膚試驗(yàn)和巨噬細(xì)胞移動抑制因子（MIF）的產(chǎn)生是作為評估細(xì)胞介導(dǎo)的遲發(fā)性超過敏反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。研究表明，用卵蛋白致敏,隨后用硫酸葡聚糖治療的豚鼠表現(xiàn)出延遲皮膚試驗(yàn)強(qiáng)陽性³⁰。在這項(xiàng)研究中，同樣被卵蛋白致敏并經(jīng)硫酸葡聚糖處理的小鼠淋巴細(xì)胞顯示MIF生成增加。對羊紅細(xì)胞致敏的小鼠足墊腫脹，硫酸葡聚糖也有作用³⁰。本研究的結(jié)果表明，硫酸葡聚糖是一種有效的佐劑，用于豚鼠和小鼠的細(xì)胞介導(dǎo)的遲發(fā)型過敏反應(yīng)。

另一項(xiàng)關(guān)于高分子量硫酸葡聚糖對細(xì)胞介導(dǎo)免疫反應(yīng)影響的研究中，發(fā)現(xiàn)佐劑硫酸葡聚糖能夠抑制小鼠和豚鼠的細(xì)胞介導(dǎo)免疫反應(yīng)³¹。評估細(xì)胞免疫反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是皮膚移植排斥反應(yīng)和真皮內(nèi)皮膚試驗(yàn)。與對照組相比，接受同種異體移植和硫酸葡聚糖的小鼠移植存活率顯著增加³¹。用結(jié)核分枝桿菌致敏并用硫酸葡聚糖治療的豚鼠顯示延遲皮膚試驗(yàn)響應(yīng)時間減少³¹。

產(chǎn)品列表

產(chǎn)品編號	品名	分子量(kDa)	包裝
DB004-10g	Dextran sulfate 5 HS	5	10 g
DB004-100g	Dextran sulfate 5 HS	5	100 g
DB008-10g	Dextran sulfate 10 HS	10	10 g
DB008-100g	Dextran sulfate 10 HS	10	100 g
DB012-10g	Dextran sulfate 20 HS	20	10 g
DB012-100g	Dextran sulfate 20 HS	20	100 g
DB016-10g	Dextran sulfate 100 HS	100	10 g
DB016-100g	Dextran sulfate 100 HS	100	100 g
DB050-10g	Dextran sulfate 500 HS	500	10 g
DB050-100g	Dextran sulfate 500 HS	500	100 g

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