技术领域本发明涉及用于生物活性物质提取的高分子材料技术领域，尤其是一种基于密胺海绵骨架聚合物的化学修饰方法，所得到的吸附材料可用于硫酸软骨素的快速高效提取。
背景技术：
硫酸软骨素(chondroitinsulfate，CS)是从动物软骨组织中得到的硫酸化糖胺聚糖(酸性粘多糖)，CS是一种聚阴离子化合物，相对分子质量约为10000～35000，白色粉末，无臭无味，有吸湿性，易溶于水而成粘稠液体，不溶于大多数有机溶剂。CS作为药物主要用于治疗偏头痛、神经痛、关节炎，防治因链霉素引起的听觉障碍及肝炎的辅助治疗，因其具有降血脂、抗凝血活性，也用于高血脂症、冠心病、动脉粥样硬化等心血管疾病的防治。近年来发现，CS还具有抗炎、抗癌、抗HIV等活性，对神经细胞、粘膜细胞、肾细胞等具有保护作用，CS以其良好的耐受性和安全性，有着广阔的应用开发前景，CS已成为我国出口量最大的生化药品之一。在工业生产中，CS提取的常用方法是稀碱水解结合树脂交换法，其优点是水解与树脂交换技术相结合，保证硫酸软骨素分子不降解，成品纯度高、方法简便、收率高。离子交换法是基于CS分子含有带负电荷的硫酸基团的基本特性，通过与阳离子静电相互作用形成复合物，然后再在电解质作用下洗脱，从而达到提取与纯化的目的。离子交换应使用一种带正电荷的多孔固体材料，传统上使用高分子阴离子交换树脂，如AmberliteIRA-933型树脂，这种树脂孔径较小(通常为小于20nm的微孔)，一般都用来交换低分子量的阴离子，CS作为一种大分子阴离子，其在液相中的扩散速率远低于普通的低分子量阴离子，不易进入微孔中，大都只作用于交换树脂的表面，在粘性液体中其交换速率和效率都成问题。本发明提供一种三维骨架结构的高分子材料，其孔径达到100μm，非常有利于传质，而且材料表面带有丰富的正电荷，所以非常适合用于交换大分子量的CS分子，采用过整体性柱子的方法明显提高离子交换的效率和速率，有利于提高CS的工业生产效率。
技术实现要素：
本发明所要解决的首要技术问题是针对CS提取过程中存在离子交换树脂孔径较小的问题提供一种三维骨架聚合物，它具有三维网络结构和100μm的贯通孔道，其骨架表面经过特殊的化学修饰，因而带有丰富的正电荷，易于吸附带负电荷的CS分子，避免因扩散速率问题影响吸附效率和速率，并能很容易将吸附物质洗脱，实现材料的多次循环使用，提高CS的生产效率。本发明所要解决的另一个技术问题是提供上述三维骨架聚合物的制备路线与方法，它切实可行，操作简便，易于大量制备。本发明所要解决的再一个技术问题是提供一种上述三维骨架聚合物在CS提取中的具体应用。1、本发明解决首要技术问题所采用的技术方案为：一种三维骨架聚合物，其特征在于它是通过对密胺海绵(具有如图1所示的结构)的化学修饰而得，化学修饰只改变骨架的表面性质，而不改变材料的三维网络结构，仍然保留约100μm的互相连通的孔道，这种孔道有利于液体流通。非常有益的是，上述的三维骨架聚合物表面带有大量阳离子基团，既有很强的亲水性，又容易和带大量硫酸负离子基团的CS发生静电相互作用，增强吸附能力。2、本发明解决另一个技术问题所采用的技术方案为：一种上述高分子骨架材料的离子化方法，化学反应路线如图2所示，其特征步骤为：1)将粘度大于400mpa.s的壳聚糖溶于稀醋酸水溶液中配成1～2wt.％的浓度，加入少量阳离子表面活性剂(如十二烷基三甲基氯化铵，溶液中的浓度为0.1～0.2wt.％)，将市售的密胺海绵(三聚氰胺与甲醛交联反应制成的泡沫材料，现已商品化)浸泡在溶液中，取出后用真空吸掉多余的溶液，保证其在静置下没有溶液流出，然后在烘箱中于60℃下干燥2～3小时，再在pH＝9～10的碳酸钠溶液中浸泡20～30分钟，壳聚糖去质子化后形成不溶性的薄膜覆盖在骨架表面；2)材料用清水洗涤后再浸泡于10～12wt.％的乙二醇二缩水甘油醚的乙醇溶液中常温下反应1～2小时，然后用95％乙醇洗涤1～2次，再浸泡于12～15wt.％的二乙醇胺的乙醇溶液中，在常温下反应2～3小时，悬挂的环氧基团转化成叔胺基团，再用95％乙醇洗涤1～2次；3)将样品浸泡于含有3～4wt.％的二甲基二烯丙基氯化铵以及1～2wt.‰过硫酸钾的水溶液中，在常温下发生接枝反应3～4小时，用清水洗涤2～3次，用离心方法去掉材料内部多余的水分。非常有益的是，上述的乙二醇二缩水甘油醚可起到两个作用：一是与壳聚糖表面的氨基反应，引出悬挂的环氧基团；二是与壳聚糖内部的氨基反应，使壳聚糖发生交联反应，有利于该包覆层的稳定化；非常有益的是，上述接枝反应利用叔胺与过硫酸钾在常温下发生氧化还原反应，在叔胺基团上产生自由基，进一步引发接枝聚合，通过适当控制接枝单体的浓度，既使骨架表面接枝上阳离子链段，又使壳聚糖涂层牢固附着，不会轻易脱落。3、本发明解决再一个技术问题所采用的技术方案为：上述骨架聚合物在CS提取中的应用方法，其特征在于将若干块材料叠加在一起，置于一个玻璃柱子中，构成整体性吸附柱子，将原料溶液浸润并流过该材料，提取物被吸附于聚合物的骨架上，在经过清水和缓冲溶液洗涤，除去其它杂质，然后通过洗脱将提取物收集，以达到分离与提纯的目的。非常有益的是，上述处理方法比一般的树脂填充柱子要高效快捷，骨架上大量的阳离子都可能与CS上的硫酸阴离子基团发生作用，不存在扩散受阻的问题，经过试验发现，每一克材料能够吸附79～90mg的CS，其吸附能力要高于现有的阴离子交换树脂。本发明的优点在于：1)新的吸附材料孔径大，有利于大分子扩散、传质；2)其三维网络结构有利于液体的流通，减小流动阻力；3)聚阳离子链段要比相对固定的阳离子基团具有更大的游离性，更容易与CS发生静电吸引作用。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。材料制备：1、将粘度大于400mpa.s的壳聚糖溶于稀醋酸水溶液中配成1～2wt.％的浓度，加入少量阳离子表面活性剂(十二烷基三甲基氯化铵，溶液中的浓度为0.1～0.2wt.％)，将圆柱状密胺海绵(直径10cm，厚度为20cm)浸泡在溶液中，取出后用真空吸掉多余的溶液，保证其在静置下没有溶液流出，然后再烘箱中于60℃下干燥2～3小时，再在pH＝9～10的碳酸钠溶液中浸泡20～30分钟，壳聚糖去质子化后形成不溶性的薄膜覆盖在骨架表面；2、材料用清水洗涤后再浸泡于10～12wt.％的乙二醇二缩水甘油醚的乙醇溶液中常温下反应1～2小时，然后用95％乙醇洗涤1～2次，再浸泡于12～15wt.％的二乙醇胺的乙醇溶液中，在常温下反应2～3小时，悬挂的环氧基团转化成叔胺基团，再用95％乙醇洗涤1～2次；3、然后将样品浸泡于含有3～4wt.％的二甲基二烯丙基氯化铵以及1～2wt.‰过硫酸钾的水溶液中，在常温下发生接枝反应3～4小时，最后用清水洗涤2～3次，用离心方法甩掉材料内部多余的液体。CS的提取按以下操作步骤进行：a.提取，将新鲜的干净软骨用粉碎机粉碎，将绞碎的软骨置于不锈钢反应罐中，加1mol/L氢氧化钠溶液浸泡，在搅拌下加热到40℃，保温水解2～3小时，然后再加盐酸中和至中性，过滤并收集滤液；b.纯化，将以上滤液调整氯化钠浓度达到0.5mol/L，将溶液通过由三维骨架聚合物制成的整体柱(10cm×100cm，由5块圆柱状样品叠加而成)，滤液的体积与柱子的体积与之比应为1∶2～1∶2.5，流速控制在50～80mL/min，然后用柱子体积1倍量的0.5mol/L氯化钠水溶液洗涤，用柱子体积1倍量的1.8mol/L氯化钠洗脱柱子，流速控制在70～90mL/min，收集洗脱液；c.脱盐，将洗脱液经超滤器脱盐，收集超滤液；d.沉淀，将上述超滤液倾入搪瓷缸中，然后加入95％乙醇，使乙醇的体积分数达到50～60％，存放至清，虹吸除去上层清液，收集沉淀；e.干燥，将沉淀滤干或用白布吊干，用95％乙醇脱水2～3次，70℃下真空干燥，即得硫酸软骨素成品。质量检测：1)氨基己糖含量测定，用HCl水解硫酸软骨素产生氨基己糖，在碱性条件下与乙酰丙酮反应，再与对二甲氨基苯甲醛缩合，生成红色化合物，以盐酸氨基葡萄糖为标准对照品，用分光光度法测定，得到样品中氨基己糖的平均含量为31.3％；2)含硫量测定，用HCl与H2O2处理，使硫酸软骨素水解释放出硫酸根，再加钡盐使其生成BaSO4沉淀，然后按BaSO4分子形式，以重量法测定其平均含硫量为7.2％；材料吸附能力评估：阴离子骨架材料的干态密度一般为0.04～0.05g/mL，整体柱的体积为7.85L，其质量为314～393g，平均值为353g，整体柱经过充分吸附后，经过洗脱、提纯后每次获得的CS量为28～32g，因此每克材料能吸附CS的量在79～90mg范围，而一般的离子交换树脂的吸附能力只有16～25mg/g，所以，本发明提供的材料在吸附能力上有明显优势，这主要归功于其大孔径和高孔隙率(低密度)的特点。附图说明图1密胺海绵的SEM图像图2三维骨架材料化学修饰的反应路线图。