右旋糖酐的分子量检测手段及应用

相萍萍

上海震旦职业学院公共卫生与护理学院，上海 200000

右旋糖酐是一种胞外微生物同多糖，主链主要由α-（1，6）糖苷键链接的D-吡喃葡萄糖残基组成，同时侧链上还有α-（1，4）、α-（1，3）或α-（1，2）分支键，一般情况下，右旋糖酐的水溶性随着α-（1，6）糖苷键增多而增大，随着支链增加而降低。右旋糖酐的结构主要取决于合成右旋糖酐所使用的微生物菌株[1]，使用的菌体不同，发酵合成右旋糖酐的糖苷键比例以及分支度不同，则右旋糖酐的分子结构不同。目前合成右旋糖酐最常用的菌株为肠膜明串珠菌。右旋糖酐分子量大小及分布与右旋糖酐的性质及生物活性密切相关，不同分子量的右旋糖酐可应用于不同的行业领域。

1 右旋糖酐分子量及分子量分布的检测手段

对于多分散性右旋糖酐的分子量，一般常使用重均分子量（Mw）和数均分子量（Mn）来描述。 分子量越大，用Mw 来统计比较准确；分子量越小，用Mn 统计更精确。对于一个多分散系统，Mw 总是大于Mn，一般用Mw/Mn（D 值）代表右旋糖酐的多分散性，Mw/Mn 主要用于测定分子量分布的范围，Mw/Mn值越接近1，右旋糖酐分子量的均一度越好；Mw/Mn值越远离1，右旋糖酐分子量分布越分散。AlsopD 等评估了用这种方法测定右旋糖酐分子量及分子量分布的可行性。

一般光散射法、超速离心法和小角中子散射法可以用来测定Mw，Mn 则用膜渗透压法测定，另一种能快速测定Mn 的方法为端基官能团分析法，此外，也可以用一种比较快速的测量方法—黏度法测定右旋糖酐的分子量。但是，单独使用以上方法都不能测出聚合物完整的分子量分布。首次能测出一个多聚物完整的分子量分布的方法为有机溶剂沉淀法，通过与绘制的右旋糖酐分子量的标准曲线对比，有机溶剂沉淀所得的每个分子量片段的右旋糖酐的分子量可以选用一种合适的方法测得，但使用这种方法特别耗时。

凝胶色谱法的出现解决了以上难题，因为凝胶色谱法具有高效快速、分辨率高、结果重现性好以及测量范围广、精度高等优点，是目前测定右旋糖酐分子量及分子量分布比较常用的方法。除此之外，Kim 和Day 第一次报道了用扫描电镜测定不同分子量分布的右旋糖酐的形态。近年来，还有研究者使用高效分子排阻色谱—蒸发光散射检测法（HPGPC-ELSD）测定右旋糖酐分子量及分子量分布[2]。《中华人民共和国药典》2010年版本中采用分子排阻色谱法测定分子量大小及分布情况，右旋糖酐分子量大小及分布的测定通常采用HPGPC法。各种方法测定的分子量范围及精度如表1 所示。

表1 测定右旋糖酐分子量的方法

2 不同分子量的右旋糖酐的应用

右旋糖酐的亲水性、生物相容性、稳定性以及低毒性使其被广泛地应用于食品、制药、化妆品等领域。

2.1 右旋糖酐在医药领域中的应用

右旋糖酐及其衍生物在医药行业应用广泛，104＜Mw＜105Da 的分子量片段的右旋糖酐最适合在临床上用作血浆替代品，分子量过低的右旋糖酐容易在肾脏循环中丢失，而分子量过高的右旋糖酐会干扰血液的正常凝固。目前三种能应用于临床作为血浆替代品的右旋糖酐制剂为：Dex-70、Dex-20 和Dex-40，《中华人民共和国药典》[3]对其分子量及分子量分布有明确要求。小分子量（6-8 kDa）的右旋糖酐可以与铁形成复合物，静脉注射右旋糖酐铁可以用于治疗贫血；低分子量的右旋糖酐硫酸酯具有抗凝血功能，是一种核糖核酸酶的强抑制剂，还可用于人体免疫缺陷型病毒感染的治疗。此外，大分子量右旋糖酐还可以作为降血糖、抗肿瘤等药物的载体[4]。

2.2 右旋糖酐在食品行业中的应用

在食品工业中，右旋糖酐常用作保湿剂、赋形剂、稳定剂和增稠剂等，高分子量的右旋糖酐（Mw=1×106～2×106Da）可以作为食品添加剂添加到面包中，增加面包的柔软度和体积并改善面包的质地[5]；还可用于果糖糖浆和糖果中，以阻止蔗糖结晶；此外，高分子量右旋糖酐还可用于食品烘焙，提高食品膨胀度；小分子量右旋糖酐还可作为益生元，充当动物和人类的营养添加剂。

2.3 右旋糖酐在化工行业的应用

在碱性溶液中，大分子量右旋糖酐（Mw＞106Da）与环氧氯丙烷反应可以生成交联葡聚糖，用于分子筛，作为色谱柱的填充剂，分离和纯化生物大分子物质；大分子右旋糖酐还可以与聚乙二醇构成双水相体系[6]，用于物质的萃取分离。

2.4 其他应用

右旋糖酐的结构中分布着很多自由羟基和羧基基团，可以用于修饰纳米粒子，提高其亲水性及生物相容性。Chuiu 等用右旋糖酐包裹的纳米金簇可以提供荧光性能的信号源，可用于细菌的标记；Hauser 等用右旋糖酐包裹纳米氧化铁，作为磁共振成像剂，还用于磁热疗和靶向性药物运输等；巯基葡聚糖与银、汞、铜、金等重金属的亲和作用强，可以用于治疗急性重金属中毒，以及净化环境中的重金属；右旋糖酐还可用于制作眼睛及皮肤的护理品；在石油工业中，还可作为油井钻泥的保水剂[7]。

3 结语

右旋糖酐分子量及其分布是决定右旋糖酐生物活性的一个重要因素，不同分子量的右旋糖酐可广泛应用于食品、制药、化妆品等领域，尤其在医药领域，右旋糖酐有重要的应用。 传统“发酵—酸解—醇沉”制备右旋糖酐的方法对分子量控制效果不理想，限制了右旋糖酐在医药领域的大规模推广应用。在未来研究中，探索一种能有效控制右旋糖酐分子量及其分布的新方法，对右旋糖酐的制备及应用具有现实意义。