【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于馬來酸酐交替共聚物的糖接枝改性及其控冰性能應用的，具體涉及糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物及制備方法及應用。
技術介紹
1、糖類物質具有多羥基結構，包括單糖、二糖、三糖、低聚糖和多糖。從樺樹種子中提取的高分子量多糖可以促進冰成核，而低分子量的多糖可以控制冰晶的形貌，呈現六瓣花形狀(dreischmeier?k,budke?c,wiehemeier?l.sci.rep.2017,7,41890)。此外，自然界中極端條件下微生物體內產生的抗凍糖蛋白，可以抑制冰晶生長，從而防御寒冷氣候下的組織損傷，受抗凍糖蛋白的啟發，將小分子糖與聚合物結合的糖肽聚合物可以實現控冰功能。kramer等人通過糖改性的n-羧基-α-氨基酸環內酸酐的開環聚合合成了類抗凍糖蛋白聚合物，這種聚合物可以控制圓形冰晶生長為六邊形，展現出了對冰晶形貌的控制能力(deleray?ac,saini?s,wallberg?ac,kramer?jr.chem.mater.2024,36,3424-3434)。但是，這種類抗凍糖蛋白的合成過程復雜，產率低，并且增加了引入雜質的風險。糖直接改性的聚合物可以反應步驟簡單，提高產率的同時也降低了引入更多雜質的風險。高淑輝等通過酰胺化方法制備了葡萄糖、海藻糖、麥芽糖和麥芽三糖接枝聚賴氨酸，所合成的糖肽相對于羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液的冰重結晶抑制活性達到了26％(gao?s,zhu?k,zhang?q,niu?q,chong?j,ren?l,yuan?x.biomacromolecules2022,23,530-542)。>
2、馬來酸酐交替共聚物是馬來酸酐單體與乙烯基單體交替共聚而形成的交替共聚物，甲基乙烯基醚-馬來酸酐交替共聚物和苯乙烯-馬來酸酐交替共聚物合成工藝已經十分成熟，是已商用的產品，通過馬來酸酐基團的化學反應可以實現產品的改性。英國學者gibson等仿照天然抗凍蛋白的結構，通過乙醇胺改性甲基乙烯基醚-馬來酸酐交替共聚物獲得了側鏈兼具氨基和羧基的兩性離子聚合物，這種聚合物在濃度為20mg·ml-1時具有冰重結晶抑制活性，所產生的平均最大冰晶尺寸為相對磷酸鹽緩沖溶液的20％(mitchellde,cameron?nr,gibson?mi.chem.commun.2015,51,12977-12980)，在細胞凍存方面具有潛在應用(bailey?tl,stubbs?c,murray?k,tomas?rm,otten?l,gibsonmi.biomacromolecules?2019,20,3104-3114)。然而，基于抗凍蛋白與抗凍糖蛋白本身結構的差異，改性形成的兩性離子聚合物對冰晶形貌較弱。
3、受抗凍糖蛋白啟發，有關用糖直接接枝改性馬來酸酐交替共聚物的合成方法，可以得到側鏈兼具糖和羧基的糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物，由于具有仿生天然抗凍糖蛋白結構，糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物的水溶液可應用于冰晶形貌的控制，并且顯著促進冰成核，提高了溶液的結冰溫度，具有應用于蛋白質長期保存和細胞凍存的潛在價值。糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物的制備條件溫和，且未見糖改性馬來酸酐交替共聚物合成和應用方面的報道。
技術實現思路
1、本專利技術旨在仿照天然抗凍糖蛋白結構，通過簡便易得的合成，溫和的反應條件得到具有較強普適性的側鏈具有豐富的糖的交替共聚物，得到的糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物不僅對冰晶形貌有控制作用，還可以顯著提高溶液的冰成核溫度。
2、本專利技術以已經商用的甲基乙烯基醚-馬來酸酐交替共聚物或苯乙烯-馬來酸酐交替共聚物和葡萄糖、海藻糖、麥芽糖、麥芽三糖和松三糖中的一種為原料制備糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物。
3、本專利技術的技術目的通過下述方案予以實現：
4、一種糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物，化學結構如下：
5、其中n的值為9～833，側基r1為ch3o-或-c6h5；所得到的糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物分子量為3500～550,000。
6、r2為
7、
8、糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物的制備方法如下所述：
9、將甲基乙烯基醚-馬來酸酐交替共聚物或苯乙烯-馬來酸酐交替共聚物與葡萄糖、海藻糖、麥芽糖、麥芽三糖、松三糖中的一種置于反應容器中，向瓶中通入氮氣后加入無水n,n-二甲基甲酰胺，加入無水三乙胺，于80～100℃下反應12～48小時，產物在乙醚中沉淀后用水溶解，再于透析袋中以大量水透析24～96小時，透析后得到的溶液凍干后得到糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物。
10、所述的馬來酸酐交替共聚物中酸酐基團與葡萄糖、海藻糖、麥芽糖、麥芽三糖和松三糖中一種的摩爾比為1:(2～5)；
11、所述的加入無水n,n-二甲基甲酰胺使馬來酸酐交替共聚物所含酸酐基團的摩爾濃度范圍在50～100mmol·l-1。
12、所述的加入無水三乙胺與無水n,n-二甲基甲酰胺的體積比為1:(100～300)。
13、所述的透析時間為24～96小時，透析袋截留分子量的范圍為500～20,000。
14、本專利技術的糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物以水溶液形式應用于控制冰晶生長和控制冰晶形貌。
15、本專利技術還公開了在蔗糖水溶液中觀察糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物對冰晶形貌控制的方法，通過控制升高溫度使凍結的溶液在退火過程中僅剩余少量的冰晶，然后降低溫度，記錄冰晶生長40分鐘后形成的冰晶形貌。此外，還公開了觀察微升級液滴凍結一半比例確定的冰成核溫度的方法，測得純水的冰成核溫度為-22.2℃，與純水的冰成核溫度作對比。
16、本專利技術的優點在于，制備糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物的合成與提純方法簡單易于操作，反應條件溫和；原料為已經商用的馬來酸酐交替共聚物和糖，可以批量生產，大量使用；制備的糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物具有很強的水溶性，便于聚合物溶液的使用。糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物可以顯著提高溶液冰成核溫度，且對冰晶形成的形貌具有控制作用，具有應用于細胞凍存和蛋白質長期保存的潛在價值。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物，其特征在于，化學結構如下：
2.如權利要求1所述的糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物，其特征是，馬來酸酐交替共聚物是甲基乙烯基醚-馬來酸酐交替共聚物或苯乙烯-馬來酸酐交替共聚物。
3.如權利要求1所述的糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物，其特征是，n的值為9～833，糖改性馬來酸酐交替共聚物的分子量為3,500～550,000。
4.權利要求1的糖接枝改性的馬來酸酐交替共聚物的制備方法，其特征是，將馬來酸酐交替共聚物與葡萄糖、海藻糖、麥芽糖、麥芽三糖或松三糖中的一種，置于反應容器中，向瓶中通入氮氣后加入無水N,N-二甲基甲酰胺、無水三乙胺，于80～100℃下攪拌反應12～96小時，產物在乙醚中沉淀后再用水溶解，經水透析后得到的溶液凍干后得到糖接枝改性的馬來酸酐交替共聚物。
5.根據權利要求4所述的糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物的合成方法，其特征是，馬來酸酐交替共聚物中酸酐基團與葡萄糖、海藻糖、麥芽糖、麥芽三糖和松三糖中一種的摩爾比為1:(2～5)。
6.如權利要求4所述的糖接枝改性馬來酸酐交替共聚
7.如權利要求4所述的糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物的合成方法，其特征是，加入無水三乙胺與無水N,N-二甲基甲酰胺的體積比為1:(100～300)。
8.權利要求4所述的的糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物的合成方法，其特征是，透析時間為24～96小時，透析袋截留分子量的范圍為500～20,000。
9.權利要求1所述的糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物以水溶液形式應用于控制冰晶生長和控制冰晶形貌。
...【技術特征摘要】
1.一種糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物，其特征在于，化學結構如下：
2.如權利要求1所述的糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物，其特征是，馬來酸酐交替共聚物是甲基乙烯基醚-馬來酸酐交替共聚物或苯乙烯-馬來酸酐交替共聚物。
3.如權利要求1所述的糖接枝改性馬來酸酐交替共聚物，其特征是，n的值為9～833，糖改性馬來酸酐交替共聚物的分子量為3,500～550,000。
4.權利要求1的糖接枝改性的馬來酸酐交替共聚物的制備方法，其特征是，將馬來酸酐交替共聚物與葡萄糖、海藻糖、麥芽糖、麥芽三糖或松三糖中的一種，置于反應容器中，向瓶中通入氮氣后加入無水n,n-二甲基甲酰胺、無水三乙胺，于80～100℃下攪拌反應12～96小時，產物在乙醚中沉淀后再用水溶解，經水透析后得到的溶液凍干后得到糖接枝改性的馬來酸酐交替共聚物。
5.根據權利要求4所...
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。