一种壳寡糖季铵盐衍生物及利用它制备纳米银的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于纳米银制备技术领域，具体涉及一种壳寡糖季铵盐衍生物及用壳寡糖 季铵盐衍生物制备纳米银的方法。
【背景技术】
[0002] 甲壳素和壳聚糖（CTS)具有许多天然的优良性质，如吸湿透气性、反应活性、生物 相容性、生物可降解性、无抗原性、无致炎性、无有害降解产物、吸附性粘合性、抗菌性和安 全性等，从而被广泛应用于纺织工业、生物医学和日用环保等方面。CTS还被誉为人体的"第 6生命要素"，有人评论认为甲壳素将成为21世纪的支柱产业之一，曾有科学家预言"21世 纪将是甲壳素的世纪"，近几十年来，甲壳素和CTS已成为日、美等国家的热门研究课题。
[0003]CTS的结构式如下。
[0004] 由于甲壳素的CTS的水不溶性，限制了它们的应用范围，而通过降解甲壳素或壳 聚糖得到的壳寡糖（其聚合度在20以下）是一类无毒且具有良好的生物降解性和生物相 容性的高分子物质，其优越的生物活性功能、良好的成膜特性和较强的抗菌防腐能力，低粘 度和良好的水溶性使壳寡糖比壳聚糖展现出更独特的生理活性的功能性质，如抗菌、抗肿 瘤、提尚植物防御能力等。
[0005] 壳寡糖作为一种激发子，可有效地诱导植物抗病性，增强植物对病虫害的防御能 力，其作为植物免疫激活因子的基础研究始于20世纪60年代。Ayers等于1976年发现细 胞壁的寡糖碎片能诱导植物植保素（phytoalexin)合成仁；1985年Albersheim首次提出 了寡糖素（oligosaccharins)这个新概念和新领域，每种活性寡聚糖可发出调节特定功能 的信息，激活防御反应和调控植物生长，产生具有抗病害的活性物质，抑制病害的形成。
[0006] (1)对烟草的诱导抗性 烟草花叶病毒病（TMV)在生产上的危害很大，至今仍缺乏有效的治疗药剂。目前，选择 合适的诱抗剂不失为一种有效的防治方法，其广阔的应用前景已引起人们的高度重视。郭 红莲等以壳寡糖诱导烟草枯斑三生叶（Nicotianatabacumvar.samsunNN)寄主后，调查 了其对病斑的抑制率，同时研究了壳寡糖单独处理和以病毒粒子侵染诱导的病程相关蛋白 的差异，结果表明，壳寡糖处理对TMV侵染有保护作用，施用后7d，以浓度为50yg/mL和 75yg/mL时其对枯斑的抑制效果为好；通过体外测试发现，壳寡糖对TMV粒子有钝化作用， 单独施用壳寡糖可以诱导烟草产生6条耐碱性的PR蛋白，其中1条区别于TMV侵染诱导 的PR。Lu等将壳寡糖喷洒于感染烟草花叶病毒（TMV)的烟草叶片上，在接种后24h发现 50yg/mL壳寡糖对烟草花叶病毒的抑制率最高，研究结果表明，壳寡糖诱导烟草防御是与 N-介导的抗性有关。
[0007] ⑵对水稻的诱导抗性 稻瘟病和纹枯病是水稻的重要病害，在世界范围内每年造成上亿千克产量损失，高发 病时甚至可以造成减产50%。Obara等用固相微萃取技术和GC-MS法分析不同诱导剂释放 的挥发物作为诱导剂处理稻痕病菌。Pyriculariaoryzae将病菌嫁接到水稻叶片上（含有 壳寡糖），发现不同的诱导剂产生的挥发物在定性和定量上有一些差别。Inui等将一系列 浓度的壳寡糖放到水稻培养液中，也发现其能够诱导苯丙氨酸解氨酶（PAL)。胡健等结果表 明：相对分子质量不同的壳寡糖对供试水稻品种叶片几丁质酶的诱导作用不同，相对分子 质量为1500的壳寡糖诱导效果最佳，而相对分子质量为500的壳寡糖诱导效果最差。不同 水稻品种对纹枯病的抗性不同，其几丁质酶的诱导能力也不同，无论是苗期还是抽穗期，抗 病能力强的水稻品种，几丁质酶的诱导水平也高。宁伟等对30株水稻幼苗发病情况的统计 结果显示，经5yg/mL壳寡糖处理的水稻植株抗稻瘟病能力明显增强，病斑级数为2~3级， 植株抗病级数为1~2级；而未经壳寡糖处理的植株极大部分病斑为感病病斑，发病级数在 4~5 级。
[0008] (3)对番茄的诱导抗性 Noah等研究了 5%或30%乙酰化程度的几丁质、壳寡糖和壳聚糖对番前Lycopersicon esculentum叶片中水解酶的诱导情况，发现乙酰化程度低的壳寡糖没有诱导作用，而95% 乙酰化的壳寡糖是一个有效的抗病诱导剂。何培青等研究了 0.3%壳寡糖诱导番茄叶片 120h后，其挥发性物质对番前枯萎病菌Fusariumoxysporum孢子萌发和菌丝生长的影响， 采用气相色谱-质谱联用技术，检测诱导后番茄叶中挥发性物质及植保素日齐素质和量的 变化。结果表明，经壳寡糖诱导后，番茄叶中挥发性物质对病菌的抑制率较对照组高。番茄 叶中挥发性抗真菌物质的总含量为对照组的1. 49倍；氧合脂类、萜类及芳香类化合物的含 量分别提高了 61%、10%和69%，其中（E)-2-乙烯醛的含量增加了 64%，水杨酸甲酯的含量增 加了 38%。
[0009] (4)对小麦的诱导抗性 日本京都大学IshiharaAtsushi壳寡糖测试燕麦时，发现其能够诱导燕麦HTT酶的活 性，从而诱导其产生抗病能力。刘晓等用壳寡糖和脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON)以不同方式 处理小麦种子，测定其从Gl期启动进入S期和G2-M期的胚细胞百分率和小麦黄化苗的生 长；结果表明，壳寡糖可促进小麦种子胚细胞周期启动并促进小麦根数目增加，说明壳寡糖 对小麦种子的胚细胞分裂有促进作用；壳寡糖预处理小麦种子可解除DON对小麦黄化苗生 长及胚细胞启动的抑制作用，表明寡聚糖可提高植物对病原菌毒素的抗耐性，这可能是寡 聚糖诱导植物提高抗病性的重要机制之一。Takezawa用小麦培养的细胞来研究Ca/的传 递作用和诱导细胞对真菌病原体的抵抗作用。Typhulaishikariensis以衍生的物质来诱 导用小麦培养的细胞，结果显示，ccd-1基因密码是一个14kDa的Ca2+蛋白质复合物，它具 有一个偏酸性的两性分子特征。壳寡糖诱导显示了它能够转换Ca/信号，这能使植物启动 自己的防御体系，免受真菌的入侵。
[0010] 壳寡糖具有多方面生理功能以及抗肿瘤效果。早在1985年，Suzuki等就用甲壳六 聚糖对小鼠进行抗肿瘤测试，得到了明显效果；1997年，王中和等又用低分子壳多糖口服 液对临床患者进行辅助治疗，发现白细胞、淋巴细胞的总数保持稳定，T淋巴细胞的数量显 著上升，也说明了低分子壳多糖的抗肿瘤辅助疗效。因此，它可作为早期肿瘤的治疗药物； 其作用机理为乙酰-D糖胺（GlcNA)或D-糖胺（GLcN)残基与巨噬细胞表面受体结合后， 激活巨噬细胞释放IL-1，同时引起T细胞表面IL-2受体表达，而这又加速了T细胞成熟而 释放IL-2、IL-2与受体结合后，进一步加速T细胞分化成熟为细胞毒性T细胞，从而产生抗 肿瘤作用。
[0011] 壳聚糖具有天然、广谱抗菌活性，壳寡糖为其降解产物，同样也具有抗菌作用。壳 寡糖具有广谱抑菌活性并对人畜无毒，开发壳寡糖生物源农药是减少化学农药施用量的有 效途径。郑连英等研究推测壳寡糖通过渗透进入病原菌细胞体内，吸附其体内带有阴离子 的细胞质，并产生絮凝作用，扰乱细胞正常的生理活动，最终杀灭病菌。施用壳聚糖可直接 抑制病菌生长或诱导植物的抗病反应，提高植物的抗病性。经实验室生物活性测定和田间 药效试验证明，壳寡糖对番茄早疫病、黄瓜白粉病、棉花黄萎病、大豆病毒病、辣椒病毒病、 木瓜病毒病等均有很好的防效。
[0012] 除了不能与碱性农药混合使用外，壳寡糖是一种良好的生物源农药，具有对环境 无污染，能够诱导植物产生抗病性等优点。中国科学院大连化学物理研究所研制的壳寡糖 生物农药如已获得国家农业部农药临时登记证，并与相关企业联合，作为抗烟草花叶病的 指定药剂，在烟草生产中进行大面积推广，取得了明显的经济和社会效益。
[0013] 壳寡糖分子中基于生物源多糖衍生物合成与生物活性研究，发现经修饰后的壳寡 糖希夫碱、壳寡糖希夫碱金属配合物、壳寡糖磷酸酯对烟草花叶病的抑制作用均比未修饰 的壳寡糖具有更高的活性。
[0014] 四级铵盐与无机盐性质相似，易溶于水，不少具有一定的生物活性，有 些四级铵盐可用作药物、农药以及化学反应中的相转移催化剂等。例如，矮壮素 [(CH3) 3NCH2CH2C1]+C1是一种植物生长调节剂，氯化苄基三乙基铵和硫酸氢四丁基铵都是 优良的相转移催化剂。在相转移催化反应中，四级铵盐可与水相中的亲核试剂组成离子对， 进入有机相，从而加快反应速率，减少副反应并提尚收率。
[0015] 季铵盐一般可以用作：杀菌消毒剂、柔软抗静电剂、絮凝剂、破乳剂、减阻剂、增稠 剂、阴离子增效剂等；聚季铵盐可用作絮凝剂和杀菌剂，能够有效的水中菌藻的繁殖和粘泥 的产生，聚季铵盐也具有一定的去油、除臭和缓释的作用；聚季铵盐还可以用在纺织印染行 业作为柔软剂、调理剂等；同时季铵盐类的产品具有绿色环保、易降解、不含apeo(烷基酚 聚氧乙烯醚）、甲醛等危害自然环境和人类健康的物质的特性。季铵盐是未来洗化行业表 面活性剂的发展方向，所以开发季铵盐类的各种精细化工产品具有较大的市场潜力和竞争 力。
[0016] 纳米技术是新兴的交叉和边缘学科，已发展成为21世纪最重要的技术之一，将纳 米技术应用于农药，必将对农药的研究和开发产生积极的影响。纳米银是一种典型的金属 纳米材料，具有较大的比表面积，粒子尺寸较小，其表面原子所占的百分比增加，表面原子 数就增多，周围缺少相邻原子，则存在许多不饱和键，表面具有高表面能的不稳定原子。这 种结构给各种反应提供了很多的接触吸附位点和反应作用点，通过化学键很容易与外来原 子相结合，它们吸附病毒的能力大大提高，与病毒之间相互产生的化学反应能力也快速增 强。而且纳米银作为一种新型的抗菌剂，具有强大的抑菌，杀菌作用及广谱的抗菌活性，具 有传统无机抗菌剂无法比拟的抗菌效