CN105949348B - 一种透明质酸分子量分级方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种透明质酸钠分子量分级方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)配制透明质酸钠溶液；(2)向步骤(1)透明质酸钠溶液中添加4％‑40％(w/v)的强碱阴离子交换树脂，搅拌吸附；(3)加入第一强电解质盐溶液，静置解析树脂，收集第一解析液；(4)加入第二强电解质盐溶液，搅拌解析树脂，收集第二解析液；(5)加入第三强电解质盐溶液和无机碱溶液再生树脂，收集再生液；(6)分别对第一解析液、第二解析液和再生液进行乙醇沉淀；(7)干燥。该方法使用一种成本低，操作简单的树脂分离技术，且采用静态吸附，适合于大规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种透明质酸分子量分级方法。
背景技术
透明质酸(Hyaluronic acid，简称HA)又名玻璃酸，是由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰葡萄糖胺双糖单位反复交替而形成的一种线性大分子酸性黏多糖，水溶液中带有负电荷，其重均分子量一般为10万～1000万Da，玻璃酸钠(sodium hyaluronate)为玻璃酸的钠盐形式。目前商品化的HA一般为Na盐形式，为白色纤维状或粉末状固体，存在较强的吸湿性，溶于水，不溶于有机溶剂。200万Da以上的为高分子量HA；100万Da-200万Da为中分子量HA；1万Da-100万Da为低分子量HA；1万以下为寡聚HA。其分子量与其生理学功能密切相关，不同分子量的玻璃酸钠具有不同的生物活性。HA分子量是一种重要的药理学性质，由于HA分子量的重要性，对HA分子量的分级研究已经成为技术人员的研究热点。
专利申请CN 102516410 A采用酸碱水解结合法将高分子量的透明质酸钠制备成不同小分子量的透明质酸钠。很难得到经济价值高、医用级别要求的高分子量透明质酸钠。
超滤膜分离技术如CN103319627A，对设备要求高，成本高，不适合大规模生产且只能得到两种规格的透明质酸成品。
发明内容
本发明提供了一种透明质酸钠分子量分级的方法。该方法采用了树脂分离技术，可以用于透明质酸的生产过程中，或者用于对透明质酸成品进行再处理，根据需求可得到不同分子量的HA成品，能够更好的提高HA的商业应用价值。
一方面，本发明提供了一种透明质酸钠分子量分级的方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)配制透明质酸钠溶液；
(2)向步骤(1)透明质酸钠溶液中添加4％-40％(w/v)的强碱阴离子交换树脂，搅拌吸附；
(3)加入第一强电解质盐溶液，静置解析树脂，收集第一解析液；
(4)加入第二强电解质盐溶液，搅拌解析树脂，收集第二解析液；
(5)加入第三强电解质盐溶液和无机碱溶液再生树脂，收集再生液；
(6)分别对第一解析液、第二解析液和再生液进行乙醇沉淀；
(7)干燥。
透明质酸钠是一种高分子量的聚合物，其在水溶液中带有聚阴子负电荷，使用强碱性的阴离子交换树脂能够将透明质酸钠吸附，使用不同解析方法，如静置解析和搅拌解析，可得到不同分子量规格的透明质酸钠成品。本发明第一步采用静态静置解析而非常规的搅拌静态解析，目的在于将被吸附于大孔强碱阴离子树脂外表面的高分子量的透明质酸钠解析出来；第二步采用搅拌静态解析，目的在于将被吸附于大孔强碱阴离子树脂孔径内的中分子量的透明质酸钠解析出来；第三步再生，将低分子量的透明质酸钠解析出来。分步解析的可能机理解释：透明质酸钠是一种带聚阴离子的线性高分子粘多糖决定了其与大孔阴离子树脂的交换吸附行为受到：1、所带电荷的；2、分子粒径3、空间位阻的影响。小分子量的HA能够钻到大孔树脂的孔径内并多位点交换吸附。而高分子量的HA由于粒径大不能进入孔内，且位阻较大，在树脂的外表面形成较弱的吸附，容易被解析。
在一些实施例中，第一强电解质盐、第二强电解质盐和第三强电解质盐各自独立地为卤代盐、硫酸盐和硝酸盐。
在一些实施例中，无机碱是强碱。
在一些实施例中，第一强电解质盐、第二强电解质盐和第三强电解质盐各自独立地为NaCl、CaCl2、ZnCl2、MgCl2、Na2SO4、MgSO4或NaNO3。
在一些实施例中，无机碱是NaOH或KOH。
在一些实施例中，第一强电解质盐、第二强电解质盐和第三强电解质盐各自独立地为NaCl、CaCl2、ZnCl2、Na2SO4、MgCl2、MgSO4或NaNO3；无机碱是NaOH或KOH。
在一些实施例中，步骤(1)透明质酸钠分子量为50-95万Da。
在一些实施例中，步骤(1)透明质酸钠溶液浓度为1-10g/L。
在一些实施例中，步骤(1)透明质酸钠溶液为水溶液。
在一些实施例中，步骤(1)中透明质酸钠分子量为50-95万Da，其为溶液浓度为1-10g/L的水溶液。
在一些实施例中，步骤(2)中搅拌吸附在室温下进行。
在一些实施例中，室温是指15℃至40℃。
在另一实施例中，室温是指20℃至35℃。
在一些实施例中，步骤(2)中搅拌吸附3-24小时。
在另一些实施例中，步骤(2)中搅拌吸附3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13小时。
在一些实施例中，步骤(3)中第一强电解质盐浓度为0.05-2M。
在一些实施例中，步骤(3)中第一强电解质盐溶液为水溶液。
在一些实施例中，步骤(3)中静置解析3-8小时。
在一些实施例中，步骤(3)中第一强电解质盐溶液为浓度为0.05-2M的水溶液，静置解析3-8小时。
在一些实施例中，步骤(4)中第二强电解质盐浓度为0.05-2M。
在一些实施例中，步骤(4)中第二强电解质盐溶液为水溶液。
在一些实施例中，步骤(4)中搅拌解析3-24小时。
在一些实施例中，步骤(4)中第二强电解质盐溶液为浓度为0.05-2M的水溶液，搅拌解析3-24小时
在一些实施例中，步骤(5)中第三强电解质盐浓度为0.05-2M。
在一些实施例中，步骤(5)中第三强电解质盐溶液为水溶液。
在一些实施例中，步骤(5)中无机碱浓度为0.1-0.5M。
在一些实施例中，步骤(5)中无机碱溶液为水溶液。
在一些实施例中，步骤(5)中再生3-24小时。
在一些实施例中，步骤(5)中第三强电解质盐溶液为浓度为0.05-2M的水溶液，无机碱溶液为浓度为0.1-0.5M的水溶液，再生3-8小时。
不同的盐浓度作为离子交换解析剂，能够将不同分子量规格的透明质酸钠聚合物从树脂上置换出来，可得到不同分子量规格的透明质酸钠成品。
在一些实施例中，步骤(6)中用1.5-2倍体积95％乙醇沉淀。
在一些实施例中，本发明提供了一种透明质酸钠分子量分级的方法，其特征在于，包含以下步骤：
(a)配制分子量为50-95万Da的透明质酸钠溶液，其溶液浓度为1-10g/L；
(b)向步骤(a)透明质酸钠溶液中添加4％-40％(w/v)的强碱阴离子交换树脂，室温搅拌吸附3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13小时；
(c)加入0.05-2M第一强电解质盐水溶液，静置解析树脂3-8小时，收集第一解析液；
(d)加入0.05-2M第二强电解质盐水溶液，搅拌解析树脂3-24小时，收集第二解析液；
(e)加入0.05-2M第三强电解质盐水溶液和0.1-0.5M无机碱水溶液再生树脂3-24小时，收集再生液；
(f)分别对第一解析液、第二解析液和再生液用1.5-2倍体积95％乙醇沉淀；
(g)干燥。
在一些实施例中，本发明提供的方法进一步的包括：搅拌吸附前，用酸或碱调节透明质酸钠溶液的pH值为5-7。
本发明提供的透明质酸钠分子量分级的方法，使用一种成本低，操作简单的树脂分离技术，且采用静态吸附，适合于大规模化生产；特别是能够将50-95万Da的透明质酸分子量分级成医药用途以及化妆品用途所需的分子量，3种不同分子量规格的透明质酸钠成品，充分提高其商业价值。
本发明所使用的术语“强电解质盐”在溶液中全部以离子的形态存在，即不存在电解质的“分子”。
本发明所使用的术语“溶液”是指适用于本发明所述方法的任何溶液，包括单一溶剂溶液或混合溶剂溶液。在一些实施例中为水溶液。
本发明所使用的术语“卤代盐”是指在溶液中全部以离子的形态存在的强电解质型卤代盐。
本发明所使用的术语“硫酸盐”是指在溶液中全部以离子的形态存在的强电解质型硫酸盐。
本发明所使用的术语“硝酸盐”是指在溶液中全部以离子的形态存在的强电解质型硝酸盐。
本发明所使用的术语“强碱”是指碱金属和部分碱土金属对应的碱。
下面简写词的使用贯穿本发明：
w/v 质量体积比
NaCl 氯化钠
CaCl2 氯化钙
ZnCl2 氯化锌
Na2SO4 硫酸钠
NaNO3 硝酸钠
NaOH 氢氧化钠
KOH 氢氧化钾
Da 道尔顿
g/L 克每升
M 摩尔每升
具体实施方式
本发明实施例公开了一种透明质酸钠分子量分级的方法。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品及方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种透明质酸钠分子量分级的方法进行详细说明。
实施例1
取分子量为74.7万Da的透明质酸钠样品1.0g，溶于600mL纯化水中，得到浓度为1.67g/L的透明质酸钠溶液，用1mol/L的NaOH或HCl调节透明质酸钠溶液的pH值为6.5后加入强碱阴离子交换树脂40.0g搅拌吸附8h。过滤溶液得树脂。解吸附过程分为3个阶段：先加入2M的NaCl 600mL溶液静置解析3h，期间每隔1h搅动一次，后过滤得第一解析液；再加入2M的NaCl 600mL溶液搅拌解析3h，搅拌转速100rpm后过滤得到第二解析液；最后加入2M NaCl+0.1M NaOH 600mL溶液搅拌再生3h后过滤得到再生液。第一解析液与第二解析液和再生液分别用2倍体积95％的乙醇沉淀，真空干燥得到3种不同分子量的透明质酸钠成品。
采用GPC凝胶色谱法测定分子量，第一解析液的透明质酸钠分子量147万Da收率25.18％；第二解析液的透明质酸钠分子量106万Da收率23.05％；再生液透明质酸钠的分子量为35.8万Da收率45.31％。
实施例2
取分子量为74.7万Da的透明质酸钠样品1.0g，溶于600mL纯化水中，得到浓度为1.67g/L的透明质酸钠溶液，用1mol/L的NaOH或HCl调节透明质酸钠溶液的pH值为6.5后加入强碱阴离子交换树脂树脂40.0g搅拌吸附8h。过滤溶液得树脂。解吸附过程分为3个阶段：先加入0.1M的NaCl 600mL溶液静置解析3h，期间每隔1h搅动一次，后过滤得第一解析液；再加入2M的NaCl 600mL溶液搅拌解析3h，搅拌转速100rpm后过滤得到第二解析液；最后加入2M NaCl+0.1M NaOH 600mL溶液搅拌再生3h后过滤得到再生液。第一解析液与第二解析液和再生液分别用2倍体积95％的乙醇沉淀，真空干燥得到3种不同分子量的透明质酸钠成品。
采用GPC凝胶色谱法测定分子量，第一解析液的透明质酸钠分子量98.8万Da收率7.1％，第二解析液的透明质酸钠分子量132万Da收率37.87％，再生液透明质酸钠的分子量为29.8万Da收率40.31％。
实施例3
取分子量为92.5万Da的透明质酸钠样品1.0g，溶于600mL纯化水中，得到浓度为1.67g/L的透明质酸钠溶液，pH值为5.65。向其中加入强碱阴离子交换树脂40.0g搅拌吸附8h。过滤溶液得树脂。解吸附过程分为3个阶段：先加入2M NaCl 600mL溶液静置解析3h，期间每隔1h搅动一次，后过滤得第一解析液；再加入2M的NaCl 600mL溶液搅拌解析3h，搅拌转速100rpm后过滤得到第二解析液；最后加入2M NaCl+0.1M NaOH 600mL溶液搅拌再生3h后过滤得到再生液。第一解析液与第二解析液和再生液分别用2倍体积95％的乙醇沉淀，真空干燥得到3种不同分子量的透明质酸钠成品。
采用GPC凝胶色谱法测定分子量，第一解析液的透明质酸钠分子量169.7万Da收率26.5％，第二解析液的透明质酸钠分子量110万Da收率22.15％，再生液透明质酸钠的分子量分子量为45.8万Da收率41.65％。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (2)
1.一种透明质酸钠分子量分级方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）配制分子量为50-95 万Da的透明质酸钠溶液，其溶液浓度为1-10 g/L；
（2）向步骤（1）透明质酸钠溶液中添加4%-40% w/v的强碱阴离子交换树脂，室温搅拌吸附3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13小时；
（3）加入第一强电解质盐溶液，静置解析树脂，收集第一解析液；
（4）加入第二强电解质盐溶液，搅拌解析树脂，收集第二解析液；
（5）加入第三强电解质盐溶液和无机碱溶液再生树脂，搅拌解析，收集再生液；
（6）分别对第一解析液、第二解析液和再生液进行乙醇沉淀；
（7）干燥；
步骤（3）中第一强电解质盐溶液为浓度为0.05-2 M的水溶液，静止解析3-8小时；
步骤（4）中第二强电解质盐溶液为浓度为0.05-2 M的水溶液，搅拌解析3-24小时；
步骤（5）中第三强电解质盐溶液为浓度为0.05-2 M的水溶液，无机碱溶液为浓度为0.1-0.5 M的水溶液，再生3-24小时；
步骤（6）中所述的乙醇沉淀是用1.5 -2倍体积95%乙醇沉淀；
其中，所述的第一强电解质盐、第二强电解质盐和第三强电解质盐各自独立地为NaCl、CaCl2、ZnCl2、Na2SO4、MgCl2或NaNO3；无机碱是NaOH或KOH。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是进一步的包括：搅拌吸附前，用酸或碱调节透明质酸钠溶液的pH值为5-7。
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