高取代度硫酸葡聚糖
高取代度硫酸葡聚糖
化學名稱：Dextran, hydrogen sulfate sodium salt; Dextran sulphate; Sodium dextran sulfate; Dextran polysulfate
CAS 編號：9011-18-1
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制得的。TdB生產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，并加入少量磷酸鹽作為穩定劑。 每個批次的產品都提供質檢報告COA。嚴格仔細控制分子量程，含硫量，濕度等指標。
結構
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構表征。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，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。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考慮到這一點。
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，反應混合物經過純化后，可以獲得白色粉末狀產品。 硫酸化程度可以根據反應條件來進行控制，但對于大多數應用，硫含量在16-20% 范圍是可接受的。
理化性質
圖1中高取代度硫酸葡聚糖的結構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，該術語被廣泛用于表示每個葡萄糖鏈單元的取代基數目。因此，上述結構的取代度為2.0。在研究了硫酸基團的分布，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，發現這些結果還取決于硫酸化所用的方法1。基于13C和1H NMR的進一步研究提供了明確的證據，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是否被均勻取代，需要采用基于電荷密度的分離技術。在未發表的研究中，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分布更均勻（未發表的研究）。
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準可用，因此通過尺寸排阻色譜法獲得的分子量值是一個相對值，因為色譜柱是用葡聚糖標準校準的。
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。
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批號
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取代度
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Mw GPC
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Mw LS
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14D07B
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0.82
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124 000
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115 000
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14G32A
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1.2
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23 100
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21 500
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14G24B
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1.92
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12 800
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10 400
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14G12A
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2.1
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4 800
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3 000
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表1. 測定值可能因所使用的柱子和其它參數差異而變化。重均分子量Mw是用光散射法測量（LS），得到的值略低于GPC的結果（見表1）。測量結果與溶劑使用的鹽濃度沒有很大關系，但會受到稱重誤差、散射光強度、dn/dc和外推誤差（未發表的研究）的影響。
粘度
葡聚糖是作為具有彈性的靜態線圈狀分子存在于溶液中。在鏈上引入帶電荷的硫酸基團，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]的測量結果表明，硫酸葡聚糖在 0.5–2.0范圍內變化不大（見表2）。
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取代度
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0.5M NaCl
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0.15M NaCl
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0.005M NaCl
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Unsub.
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0.27
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0.264
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0.258
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0.02
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0.25
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0.263
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0.281
|
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0.23
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0.236
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0.262
|
-
|
|
0.37
|
0.224
|
0.252
|
-
|
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1.58
|
0.353
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0.224
|
-
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1.9
|
0.36
|
0.22
|
-
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表2. 特性粘度與取代度和鹽濃度的關系。糖鏈上帶電荷的硫酸基團會因經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，線圈表現得像未帶電。
旋光性
隨著溶劑離子強度的改變，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。
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Mol. Wt. Mw
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[α]D, degrees
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5000
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+72
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|
10000
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+89
|
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20000
|
+93
|
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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。溫度可能有適度的影響。
儲存和穩定性
干燥的硫酸葡聚糖和溶液的穩定性研究都已進行。在干燥狀態下，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定5年以上。開封后容器應保持密閉，以防止水分進入。 為了研究硫酸葡聚糖鈉水溶液的穩定性，制備了2.5%的硫酸葡聚糖鈉溶液，檢測條件和結果如下：
- 2.5% 滅菌, 冷藏7天。
- 2.5% 室溫儲存11天。
- 2.5% 室溫儲存21天。
結果如表4匯總如下：
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樣品
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時間(天)
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pH
|
游離硫酸酯 (mg/ml)
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平均分子量
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Mw/Mn
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1 (質控品)
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7
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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）穩定性數據匯總。DSS和水混合配成2.5 %濃度的溶液。 所以報告值都在預期范圍內。在21天的研究中，未發現DSS的降解
所有報告值都在預期范圍內，在實驗研究的間隔期（最多21天）未發現任何DSS溶液降解的證據。
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，硫酸基團輕微釋放（占總量的1%）。滅菌推薦優先采用無菌過濾。
應用
抗細胞增殖劑對細胞增殖的影響
硫酸葡聚糖是細胞培養基中常用的添加劑4，用作抗凝劑。
多種因素導致的細胞凝結問題：
- 妨礙精確的細胞計數、細胞監測和細胞周圍環境的控制。5
- 輸送到細胞的營養物質和來自細胞的產物的輸送都會受到阻礙。5
- 細胞凝結顯著影響生長行為5
- 凝結降低增殖率5
- 與施加在單個細胞的力相比，施加在凝結細胞的垂直方向力導致更高的細胞死亡率。5
硫酸葡聚糖5kDa在中國倉鼠卵巢（CHO）細胞培養過程中顯示出減少細胞凝結的作用。1.3 g/L DS和8.0 mg/L r-胰蛋白酶結合使用可完全消除細胞凝結。4
在另一項研究中，與對照組相比，硫酸葡聚糖可抑制CHO細胞凋亡并提高蛋白質產量1.9倍。6硫酸葡聚糖是大多數市售細胞培養基的主要成分。
在干細胞培養和細胞外基質沉積中，多糖和陰離子衍生物的價值受到了廣泛的關注。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合物，從該絡合物中可釋放DNA15。
tRNA與核糖核酸酶效應
硫酸葡聚糖用于抑制tRNA與核糖體的結合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合可用于分離病毒、細菌、核酸和蛋白質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淋巴細胞提供完全的保護免于體外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胞膜的結合來保護細胞19。然而，另一項研究顯示，硫酸葡聚糖10對HIV的抑制效力隨細胞類型和病毒株的不同存在很大差異20。在同一項研究中，硫酸葡聚糖可以抑制包膜病毒的復制，如逆轉錄病毒、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炎、柯薩奇病毒和呼腸孤病毒無效。另一項研究表明，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
文獻報道，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。雖然目前還沒有關于硫酸葡聚糖保濕效果的詳細報道。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性能24。
膜滲透選擇性研究
許多研究小組已經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帶電和不帶電分子的過程。通常，人們觀察到帶負電的硫酸葡聚糖清除率較低。推測是由于內皮細胞多糖-蛋白復合物和壁吸收血漿蛋白的負電荷引起血液循環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小鼠結腸炎的金標準。硫酸葡聚糖強烈的炎癥效應引發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胞介導免疫反應的影響30。
足墊腫脹、真皮內皮膚試驗和巨噬細胞移動抑制因子（MIF）的產生是作為評估細胞介導的遲發性超過敏反應的標準。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出延遲皮膚試驗強陽性30。在這項研究中，同樣被卵蛋白致敏并經硫酸葡聚糖處理的小鼠淋巴細胞顯示MIF生成增加。對羊紅細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胞介導的遲發型過敏反應。
另一項關于高分子量硫酸葡聚糖對細胞介導免疫反應影響的研究中，發現佐劑硫酸葡聚糖能夠抑制小鼠和豚鼠的細胞介導免疫反應31。評估細胞免疫反應的標準是皮膚移植排斥反應和真皮內皮膚試驗。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響應時間減少31。
產品列表
|
產品編號
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品名
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分子量(kDa)
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包裝
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|
Dextran sulfate 5 HS
|
5
|
10 g
|
|
|
100 g
|
|||
|
Dextran sulfate 10 HS
|
10
|
10 g
|
|
|
100 g
|
|||
|
Dextran sulfate 20 HS
|
20
|
10 g
|
|
|
100 g
|
|||
|
Dextran sulfate 100 HS
|
100
|
10 g
|
|
|
100 g
|
|||
|
Dextran sulfate 500 HS
|
500
|
10 g
|
|
|
100 g
|
參考文獻
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