一种葡聚糖-葡甘聚糖复合物的制作方法

本发明涉及一种用于医疗器械、生物医药、美容化妆及食品保健的葡聚糖-葡甘聚糖复合物；其中的葡聚糖-葡甘聚糖不仅在复合体系构成，更可在功效上提供协同作用；而通过简单的调整及后处理，此复合物平台可衍生出多种不同的形式，搭载不同功能物质以应对更广泛的实际需求。

背景技术

因其具有诸多独特的生物学活性，β-1，3-d-葡聚糖自被发现以来即被广泛重视，其在生物医学中的研究不断深入。现有的研究表明，作为一种重要的多功能天然多糖，葡聚糖在抗肿瘤，降胆固醇，抗感染，提升耐力，辐射暴露防护，创伤修复，手术护理及感染性休克治疗等方面具有独特的价值，以其为基础的保健食品，化妆品，药品等层出不穷。然而，虽然葡聚糖本身即可通过调整一定的体系条件成凝胶，为之而不得不限制的分子量分布范围及成凝胶后相对较差的力学性质直接限制了其进一步应用。一些葡聚糖分子上的接枝改性试图改善其成凝胶条件及凝胶性质，但是，这些改性方式同样可能影响葡聚糖本身的有效性及安全性。根据现有研究，葡聚糖的主要生理功能来源于其分子结构，即其与自然界中广泛存在而动物体内所没有的多糖抗原的结构相似性，且主要通过对机体免疫系统的调节，包括巨噬细胞激活，淋巴细胞功能调整，细胞因子网络的调节，成纤维细胞分泌功能的促进等发挥作用。这要求其与免疫系统相关细胞具有在时间与空间维度上的适当接触。当直接应用较小分子量葡聚糖于体表或肠道内时，存在的较快丢失及降解问题降低了其实际应用效果。而应用大分子量葡聚糖则直接导致了安全性上的担忧，致敏反应及其他一些不良反应均已有报道。即使使用小分子量与大分子量葡聚糖的混合，其比例调整则又成了新的困扰，最不利的情况下，可能导致劣势的叠加。另一方面，单纯葡聚糖体系的搭载能力相对较弱，将佐剂，助剂及功能性分子进行搭载以促进其与免疫系统的相互作用则相对较为困难。因此，尽管新型葡聚糖基产品还在不断涌现，但在便利性、功效及安全性上的担忧严重制约了其市场开发及应用拓展。

葡甘聚糖是另一类被广为重视的天然植物多糖。目前市售的葡甘聚糖多见于植物魔芋的块茎提取，从而被称之为魔芋葡甘聚糖（kgm）。作为优良的，几乎不被人体消化吸收的膳食多糖，kgm的生理活性功能被广泛研究，已被证实的就包括调节胃肠道运动，防治便秘，减肥，降血脂，降血糖，抗肿瘤，抗衰老等，也因此被广泛应用于食品及医药领域。另外，因其具有优良的凝胶性，吸水性等特征，kgm在日化及工业等领域也有相当多的应用。但是，以kgm构建凝胶时，仍存在着一些不足，如凝胶强度不够，粘度不足，热可逆与热不可逆凝胶体的力学性质控制，使用感受等。kgm的稳定成凝胶体系需要一定条件的仔细调节，包括但不限于乙酰基的去除，浓度，温度，碱条件控制，氢键协同的调整等，这限制了获得适宜特定应用产品的便利性。另外，kgm的成膜性，保水性，吸水性，润滑性，抗菌性本应成为其生物医学应用的有益基础，但kgm凝胶体几乎不与机体免疫系统发生直接作用的特点制约了其生物学优点的进一步凸显。当前，虽已有以kgm为基础的药品，保健食品及化妆品推出上市，但整体而言，kgm进一步的市场开发及应用拓展同样受限。

天然多糖分子多以简单单糖作为结构单元，形成长链分子，而这些长链中基团之间的非共价键力（多为氢键）是其形成胶体乃至凝胶的主要基础。现有研究已经提示，在适宜的条件下，通过对多种不同适宜多糖进行的复配共混，可使多糖体系中长链分子间及分子内相互作用力发生改变，从而形成新的性质，以改善单一多糖的部分局限性能，提升其应用价值。如上所述，无论是葡聚糖，还是葡甘聚糖，均受限于一定的性能局限，制约了进一步的功能及市场开拓。同样，无论是葡聚糖，还是葡甘聚糖，均是简单单糖重复结构的链状分子，甚至其极性溶液中的三维结构也多为线状组装，这提示，将此二者共混复配，利用链间基团作用，构建更佳性质的复合体系，可能具有良好的分子结构上的基础。进一步，充分审视二者已有研究的生理功能可见，葡聚糖主要依赖于其与免疫系统的相互作用，而葡甘聚糖主要靠的是其非可吸收天然多糖的性质；葡聚糖长于对细胞功能的直接促进与调节，而葡甘聚糖长于对整体微环境的调节；葡聚糖受限于其使用时的稳定性，佐剂助剂的引入及对机体免疫系统刺激程度的调节，而葡甘聚糖虽凝胶构建方式上有些不便，但成功构建的凝胶体能够很好的提供稳定性，搭载及对功能分子作用的调节。因此，若能够成功构建适宜的葡聚糖-葡甘聚糖复合物体系，有望解决二者单独应用时的各种不足，提升整体性质与使用便利性，在功能协同的基础上大大促进应用拓展及市场开发。而有关诸如复合物体系的构建，以功能为导向的调整，引入新的功能性物质及应用形式改进以更进一步推进其在食品、药品、化妆品、医疗器械、日化及工业方面的运用等，目前未见相关报道，且解决这些问题需要大量的创造性劳动。

技术实现要素：

为解决现有技术在葡聚糖及葡甘聚糖单独应用时的各种不足，以及以适宜的方式构建二者共混复配的系统，以达成在体系构成及功能上的协同，并实现特定功能性物质的引入，最终以不同的应用形式实现其在食品、药品、化妆品、医疗器械、日化及工业方面的深入运用，本发明创造性的给出了二者共混复配的优选组成百分比及各自的优选分子量范围。进一步，为了调整优化最终复合物体系性质并保证后续功能性物质加入的可能，本发明还创造性的给出了具体的制备条件。本发明所获得的葡聚糖-葡甘聚糖复合物体系，可以提供更加优良的胶体性质，达成各方面功能的协同提升，并方便的应用于医疗器械、生物医药、美容化妆及食品保健等领域。

本发明的主要技术方案如下：

构建的一种葡聚糖-葡甘聚糖复合物，其特征是组成成分中含有0.3-3.6%质量百分比的β-葡聚糖，并且β-葡聚糖以聚合物计分子量范围为10000-2000000道尔顿；组成成分中含有0.5-4.8%质量百分比的葡甘聚糖，并且葡甘聚糖以聚合物计分子量范围为10000-1200000道尔顿；其制备方法包括以下步骤：（1）以聚合物计分子量范围为10000-2000000道尔顿的β-葡聚糖配制质量百分比为0.6%-7.2%的溶液，充分搅拌且升温至37-50℃，保温不少于30分钟；（2）以聚合物计分子量范围为10000-1200000道尔顿的葡甘聚糖配制质量百分比为1.0%-9.6%的溶液，充分搅拌且升温至48-82℃；（3）将上述β-葡聚糖溶液缓缓加入保温的上述葡甘聚糖溶液中，并充分搅拌，保温不少于30分钟；（4）缓慢降温至室温，获得葡聚糖-葡甘聚糖复合物。本发明的首要目的是在制备过程中保证葡聚糖/葡甘聚糖的线性链状分子之间能够形成有效的氢键作用以更好的实现胶体体系在结构上的协同效果。因此，二者在溶液中分子的伸展方式将是决定复合物体系后续性质的关键因素之一。就分子量而言，过小的分子因其过于破碎，即使形成了偶然的相互间作用，但因为分子自发运动，难于形成稳定的整个体系的网络结构聚合位点；而过大的分子链段易于卷曲团聚，尤其是有支链存在的情况下，溶液中的分子形态更加复杂，虽然升温及之后的降温过程能够有效的助于链段方向的重排，但实验的结果发现，二者分子量过高时对复合物体系的性质实际上并无裨益。因此，为保证二者分子量范围能够提供较佳的最终性质，本发明限定葡聚糖的分子量范围为：10000-2000000道尔顿，限定葡甘聚糖的分子量范围为：10000-1200000道尔顿。另一个需要仔细选择的参数是葡聚糖与葡甘聚糖在体系中的浓度。葡聚糖与葡甘聚糖在一定的浓度下均可自行成胶体并进一步形成凝胶，这从另一方面说明了这两种多糖分子结构的线状性质以及链段之间的氢键作用的存在。但是，对于过低的浓度而言，由于长链分子难于获得与其他分子发生相互作用的机会，对于整个胶体体系的构建而言显然是不利的。对于过高的浓度无论是从成本考虑，还是过于密集，卷曲交结的分子结构可能带来的体系不稳定性，均直接影响终应用的可能。并且，从功效而言，过低的浓度难于与机体发生相互作用，而过高的浓度同样也会增加人体应用时出现不良反应的风险。因此，本发明经过大量实验比较，将二者在体系中的终浓度定为葡聚糖质量百分比为0.3-3.6%，而葡甘聚糖的质量百分比为0.5-4.8%。进一步，对于整个复合物体系的构建而言，并非是将两种多糖成分进行简单的混合即可。在本发明所给出的分子量范围下，这二者的链状分子均具有一定的长度，以水作为分散介质配制完成后，需利用升温过程保证链段的尽量解开并舒展，而且在此条件下二者均相混合，并最终在降温过程中通过链段间作用力形成交联连接，形成二者充分复合的胶体或凝胶。本发明中给出的升温温度范围，既保证了上述链段伸展过程的实现，又保证了后续一些功能性物质的加入，并且，较宽的温度范围为充分控制二者的链段解开程度而获取不同胶体性质以适应特殊生物医学需要提供了条件。需要强调的是，本发明所述的复合物，不仅仅指葡聚糖-葡甘聚糖二者复合后以小尺寸微粒在水相中形成的溶胶，实际上也包括当各微粒相互交接后形成网络并最终获得的凝胶。遵循本发明提供的技术方案，在调整浓度，分子量以及升温温度的条件下既可以获得溶胶，也可获得凝胶。事实上，考虑到本发明提供的体系进一步拓展了二者单独使用时的应用范围，在医疗器械、生物医药、美容化妆及食品保健等领域中，无论是凝胶还是溶胶，因其性质均可以有更深入的利用。

本发明主要涉及的是葡聚糖-葡甘聚糖的复合，在充分发挥二者协同作用的基础上，凝胶是在各潜在应用领域中重要的终形态。因此，对最终获得的凝胶的性质调整与优化是本发明的一个重要目的，而在各优化的性质中，凝胶强度在一些特定应用下尤为关键。虽然葡聚糖与葡甘聚糖在一定的条件下分别也可成凝胶，但复合体系凝胶的强度更多的取决于相互间氢键的形成。已有研究证明，葡甘聚糖链上存在的如乙酰基等基团会干扰氢键的形成，从而降低体系凝胶的强度，而碱性条件脱乙酰则可以有助于各链段分子之间的相互作用。因此，本发明中进一步给出了适宜于葡聚糖-葡甘聚糖复合体系引入碱性环境以构建更高强度凝胶的方法，包括在配制葡甘聚糖溶液时以氨氛，naoh，nahco3，na2co3及它们的混合，调节体系至ph值大于等于10。另外，针对葡聚糖及葡甘聚糖各自独立成凝胶时的一些缺点，本发明可以通过在制备工艺上的调整，充分发挥二者各自的优势，并凸显其相互作用，进一步形成具有一定强度，组织粘附性更好，更适宜于以机体表面较长时间接触使用的凝胶。在本发明所给出的分子量范围及条件下，依照现有的研究结果，当混合时使用葡聚糖溶液与葡甘聚糖溶液体积比为1:1，且将葡聚糖加入葡甘聚糖后降温的速率小于1℃每分钟时，所获得的凝胶将具有较好的力学及生物粘附性能，可为其生物医学的应用提供更好的基础。

除了凝胶态，以膜形式构建的材料可适宜于一些特定的应用。本发明所提供的葡聚糖-葡甘聚糖复合体系，可以方便的调节其溶胶或凝胶态，因此，特别适宜于以流延成型制膜的方式构建葡聚糖-葡甘聚糖复合膜。在这种情况下，由于脱去了水分，实际应用于一些潮湿环境时，由葡甘聚糖提供的吸水性可帮助葡聚糖以较缓和的形式逐渐介入局部环境，不仅可提供更润滑的表面，事实上也起到了降低丢失速度的作用。同样，利用冷冻干燥的方式，预制备的葡聚糖-葡甘聚糖凝胶体，可方便的构建膜，海绵及多孔凝胶。这些形态为具体应用提供了更多的可能，比如，由于丰富的孔隙结构，以冷冻干燥构建的各形态的材料均可以具有很强的活性物质搭载能力。在涉及组织修复与再生的应用中，孔隙结构的存在，不仅有利于细胞的进入，也为细胞与葡聚糖/葡甘聚糖的相互作用提供了更好的环境。

本发明的一个重要目的是在充分发挥葡聚糖-葡甘聚糖二者协同的前提下，提供更强大的功能性物质搭载能力。事实上，分析葡聚糖及葡甘聚糖各自的生物学效应机理可见，与机体免疫系统的相互作用，抗氧化及微环境的调整是行使其功能的重要机理。在这些生理过程中，一些重要的辅因子，比如有机硒的引入具有重要的意义。考虑到我国大部分的地区为硒缺乏地区，进一步在葡聚糖-葡甘聚糖复合体系中引入有机硒将大大有助于凸显二者的功能协同，提升终应用效果。事实上，以现有的医药及保健方式进行硒添加的可行方案恰恰非常适宜于葡聚糖-葡甘聚糖的复合体系。在富硒地区栽培种植的魔芋已被证实可以一定程度的富集并转化有机硒，而其可以作为富硒葡甘聚糖的丰富来源。而由于葡聚糖的细菌、真菌、植物来源特性，在其中添加相应的细菌、真菌及植物富集的有机硒成分也相对容易。而无论是二者中任何一种，亦或是二者均带入适量有机硒，均能够显著的推进富硒葡聚糖-葡甘聚糖复合体系的终端特定应用。

葡聚糖-葡甘聚糖的各种有益效果涉及一系列的生理过程，以本发明所提供的技术方案，可以保证二者功能的相互协作，但考虑到涉及的生理过程的复杂性，在实际机体使用时，特定生物活性物质的搭载将进一步的提升有效性及获取一些意料之外的益处。比如，在强化葡聚糖-葡甘聚糖体系的抗氧化及细胞调节功能上，如谷胱甘肽这类功能性分子具有非常重要的协助功能。作为机体抗氧化，维持正常免疫系统功能及整合解毒的重要功能性分子，搭载于葡聚糖-葡甘聚糖复合物中的谷胱甘肽，将大大增强其在生物医学领域应用的效果。另一方面，目前制约我国谷胱甘肽制剂运用实际效果的关键阻碍之一，是由于我国大部分地区均缺乏硒，导致谷胱甘肽过氧化物酶的功能活性中心活力不足，而如上所述，本发明的重要技术手段保证了可在体系中方便的引入有机硒，这恰恰能够解决上述缺陷，从而使搭载谷胱甘肽的系统在有效性上更具优势。并且，本发明技术方案中特别注意了这些功能性因子添加的可能，比如，功能性因子往往不能耐受较为剧烈的环境条件，因此，本发明技术方案中如温度及搅拌时间等的下限条件设定，充分考虑了保证复合体系建立的同时尽量保存功能性因子活性。同样，一些能够与葡聚糖/葡甘聚糖达成功能协作的其他成分，如中药，天然植物提取成分等，由于本发明技术方案中较为和缓的制备条件，也可以方便的加入体系中并发挥一定的协同作用，而这些基于功能的设计与协同，为本发明最终运用于医疗器械、生物医药、美容化妆及食品保健奠定了更进一步的基础。

为使更进一步了解本发明的特征和技术内容，详见本发明附图和实施方式，然而所附图及实施方式举例仅供参考与说明，并非是对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

富硒载谷胱甘肽的葡聚糖-葡甘聚糖复合胶体，其中含有质量百分比为0.3%的β-葡聚糖，0.5%的葡甘聚糖，其制备方法包括：取聚合物计分子量范围为10000-100000道尔顿的β-葡聚糖配制质量百分比为0.6%的溶液，充分搅拌且升温至37℃，保温30分钟；取以聚合物计分子量范围为10000-100000道尔顿的由富硒魔芋制备的葡甘聚糖配制质量百分比为1.0%的溶液，充分搅拌且升温至48℃；按1:1的终比例将制备的β-葡聚糖溶液缓缓加入保温的上述葡甘聚糖溶液中，加入还原型谷胱甘肽并使终浓度为5mg/ml，充分搅拌，保温30分钟；缓慢降温至室温，获得富硒载谷胱甘肽葡聚糖-葡甘聚糖复合胶体用于肌肤美容。

实施例2：

富硒葡聚糖-葡甘聚糖复合凝胶，其中含有质量百分比为3.6%的β-葡聚糖，4.8%的葡甘聚糖，其制备方法包括：取聚合物计分子量范围为1000000-2000000道尔顿的细菌来源β-葡聚糖（预先灭菌）配制质量百分比为7.2%的溶液，在溶液中加入适量预灭菌的富硒酵母粉，充分搅拌且升温至50℃，保温4小时；取以聚合物计分子量范围为600000-1200000道尔顿的无菌葡甘聚糖配制质量百分比为9.6%的溶液，充分搅拌，以0.5mol/l的naoh溶液调节ph值至10.5，充分搅拌且升温至82℃；按1:1的终比例将制备的β-葡聚糖溶液缓缓加入保温的上述葡甘聚糖溶液中，充分搅拌，以pbs缓冲对调体系ph值至6.8-7.2，保温2小时后以小于1℃每分钟的速度缓慢降温至室温，获得富硒葡聚糖-葡甘聚糖复合凝胶用于创面敷贴应用。

实施例3：

葡聚糖-葡甘聚糖复合膜，其制备方法包括：取聚合物计分子量范围为10000-2000000道尔顿的β-葡聚糖配制质量百分比为1.0%的溶液，充分搅拌且升温至45℃，保温1小时；取以聚合物计分子量范围为10000-1200000道尔顿的葡甘聚糖配制质量百分比为2.0%的溶液，充分搅拌且升温至65℃；按1:1的终比例将制备的β-葡聚糖溶液缓缓加入保温的上述葡甘聚糖溶液中，充分搅拌，保温1小时后以此混合体系进行流延成形制膜，获得葡聚糖-葡甘聚糖复合膜用于可食用食品内包装应用。

实施例4：

葡聚糖-葡甘聚糖复合海绵，其制备方法包括：取聚合物计分子量范围为500000-1000000道尔顿的无菌β-葡聚糖配制质量百分比为5.0%的溶液，充分搅拌且升温至45℃，保温2小时；取以聚合物计分子量范围为100000-500000道尔顿的葡甘聚糖配制质量百分比为6.2%的溶液，充分搅拌，以0.5mol/l的naoh溶液调节ph值至11，充分搅拌且升温至75℃；按1:1的终比例将制备的β-葡聚糖溶液缓缓加入保温的上述葡甘聚糖溶液中，充分搅拌，以pbs缓冲对调体系ph值至6.8-7.2，保温2小时后加入菊花提取物，以小于1℃每分钟的速度缓慢降温至室温，获得凝胶体后以冷冻干燥的方式获取葡聚糖-葡甘聚糖复合海绵，然后以此海绵负载中药药液后用于敷贴治疗。

以上所述的实施例，只是本发明具体实施方式的举例，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。