單分子鏈長法測量多糖相對分子質量制造技術

本發明專利技術涉及相對分子質量計算領域，特別是多糖生物材料相對分子質量的計算。該方法包括生物材料單分子鏈的制備表征和相對分子質量計算兩個方面。此發明專利技術中，以殼聚糖為例介紹計算多糖相對分子質量的具體方法。制備方法包括殼聚糖溶液配制，樣品制備，多根殼聚糖單分子鏈掃描。計算方法包括統計殼聚糖長度和確定殼聚糖分子式中重復單體的長度，根據公式計算出待測樣品殼聚糖的相對分子質量。在具體操作中，針對不同種類的多糖，首先圖像表征得到一定數量的待測樣品的單分子鏈長；其次確定分子式中單體長度，最后根據公式進行統計計算。本發明專利技術為多糖相對分子質量的測定提供了一種簡單便捷的方法，并為多糖特性的研究打下了堅實的基礎。

【技術實現步驟摘要】
單分子鏈長法測量多糖相對分子質量
本專利技術涉及生物分子相對分子質量計算領域，特別是多糖類生物分子相對分子質量的計算。
技術介紹
測量多糖分子量的方法有凝膠色譜法、光散射法、滲透壓法、粘度法、端基法、蒸汽壓滲透計法、超濾法、質譜法等。其中，凝膠色譜法是比較常用的方法，它是利用樣品中不同分子的直徑大小不同在流入凝膠色譜柱過程中，洗脫時向下移動速度的快慢來進行分子篩選的。此方法先根據已知分子量樣品建立標準曲線，從而測得待測樣品的相對分子量。再者，光散射法是根據平行光光通過溶液時因溶質分子的大小程度不同而產生不對稱的散射光，通過測定散射光的不對稱程度進而求出待測樣品的相對分子量。滲透壓法是根據水分子可以自由通過半透膜而多糖分子不可以，進而使裝有多糖溶液的透析袋與透析袋外的溶劑水形成一定的滲透壓，然后用范特荷甫公式求出待測樣品的相對分子質量。粘度法：當溫度和溶劑一定時，同一聚合物的特性粘數與其分子量之間的關系可用MH方程表示，即：在一定的分子量范圍內，K、α是與分子量無關的常數，測得，即可知道相對分子質量。端基法是通過測定單位重量樣品中所含可測端基的數目，從而計算待測分子的分子量。同時，利用端基法測量相對分子質量需要待測樣品具備兩個條件：(1)每一個分子鏈端須具有可以用化學方法作分析的基團，以便采用相應的定量分析方法對該端基作定量分析。(2)待測分子的每一個分子鏈，它所含可測端基的數目，不但明確，而且應有固定不變的數目。蒸汽壓滲透計法是通過測定在充滿溶劑飽和蒸氣的恒溫密閉容器內的一滴聚合物溶液和一滴純溶劑之間的溫差來計算聚合物溶質分子量的方法。另外，超濾法測多糖的分子量是利用具有合適的分子量截留值的超過濾膜，以各種已知分子量不同的多糖作標準進行超濾從而測得百分濾過量，然后以百分濾過量對分子量作圖得出標準曲線，在相同超過濾膜和相同測定條件下測定待測樣品的百分濾過量，比對標準曲線獲得近似的分子量。最后質譜法是則是根據電磁學原理，對荷電分子或亞分子裂片依其質量和電荷的比值進行分離和分析的方法。以上不包括端基法和質譜法的其它所有方法中，都是采用宏觀方法對待測樣品進行平均分子質量的測算，它們均不能得出相對分子質量的分布范圍。同時，這些方法都是利用大量待測樣品的溶液進行分子量的測算，并不適合于少量的樣品。雖然端基法和質譜法是進行微觀測量，可以解決上述問題，但是端基法對樣品要求較高，必須滿足每一個分子鏈端須具有可以用化學方法作分析的基團并且可測端機數目固定不變的條件，并不適用于一般的普通樣品，而質譜法對實驗條件要求過高，必須在真空條件下進行。本專利針對樣品總量少的一般普通多糖樣品，專利技術了一種可以在普通實驗條件下進行，并且完全不同于上述多糖相對分子量測定方法的方法：單分子鏈長法。此方法通過統計待測樣品的多根單分子鏈長，計算分子式中單體的重復個數，進而確定待測樣品的相對分子質量。與上述各種方法相比較，此方法簡單直觀便捷，易于完成，并可推廣到具有直鏈型分子結構的有機化合物的相對分子量測定領域。
技術實現思路
本專利技術提供了一種測定多糖類分子相對分子質量的方法，首先調控實驗參數，目的是在基底表面制備多根多糖單分子鏈；然后通過統計單分子鏈的長度，根據計算公式，最后計算出待測多糖分子的相對分子質量。其整個測定過程的流程圖如圖4所示：圖中，利用長度標尺測出多糖單分子鏈長度為Ln；M為待測樣品的相對分子質量；M單體為多糖分子式中單個重復單元的相對分子質量，可以根據其化學結構式計算獲取；Lo為M單體的長度，通過文獻或者結構式計算測量獲取。下面，以殼聚糖分子為例，對整個測定多糖相對分子質量的過程進行詳細的介紹。(1)殼聚糖多根單分子鏈的制備根據文獻，殼聚糖可以溶解于不同程度的弱酸溶液中，所以，將殼聚糖粉末溶于由氫氧化鈉和乙酸及去離子水配制的pH值為4.6的乙酸鈉溶液中并進行攪拌6.5小時，充分溶解后稀釋，搖勻，汲取定量的溶液滴加在新解離的云母表面上，室溫下自然揮發晾干。其中，所述殼聚糖選用的分子量為114200±2500道爾頓，溶劑為PH等于4.6的由氫氧化鈉和乙酸、去離子水調配的混合液(簡稱乙酸鈉溶液)，所配成的殼聚糖原溶液的濃度為0.2g/L，經三次稀釋后，溶液濃度降為0.0005g/L。其中，攪拌使用的是磁力攪拌器，通過攪拌6.5小時使殼聚糖溶液充分溶解。其中，所述汲取殼聚糖溶液的劑量為10μL。其中，所述基底為親水性基底，而且基底帶負電性。其中，所述基底為云母。其中，基底的面積為1cm2。(2)單分子鏈長度Ln測定利用原子力顯微鏡獲得一定數量的殼聚糖單分子鏈的形貌像。利用圖像處理軟件導出所有殼聚糖單分子鏈長度Ln的數據。其中，原子力顯微鏡的型號為：安捷倫5500。其中，圖像處理軟件為SPTPTM。(3)殼聚糖相對分子質量M的計算殼聚糖的分子式為(C6H11NO4)n，根據計算和文獻得到殼聚糖的單體長度L0(C6H11NO4)為0.52納米。利用圖像處理軟件測定所有殼聚糖單分子鏈長度Ln的數據，并利用origin軟件統計所有分布區域的單分子鏈長和在一定長度范圍內鏈長出現的頻率，利用公式n＝Ln/L0算出每個單分子鏈長中單體重復個數n，則每個殼聚糖單分子鏈長對應的相對分子質量為M(M＝M單體*n)，最后統計所得數據并作圖分析。其中，所述殼聚糖單體M單體為C6H11NO4。其中，殼聚糖的單體長度為L0。其中，所述殼聚糖單分子鏈長度Ln為多個數據。其中，所述重復單元的個數n也為多個數據，分別與Ln對應。其中，殼聚糖單體M單體相對分子質量計算為：M單體＝12*6+1*11+14*1+16*4＝161。總之，利用簡單的機械攪拌配制出殼聚糖溶液，通過有效的形貌表征手段獲得多糖分子單分子鏈的形貌、長度、分布均勻性以及單分子鏈的數目，結合圖像處理軟件導出所有單分子鏈的長度，并通過常用的origin軟件對所有單分子鏈長度進行統計，最后利用簡明的計算公式，獲得待測樣品的相對分子質量。此測定方法中所涉及的計算公式直觀明了，實驗操作簡單方便，并具有較大的應用范圍。附圖說明圖1為本專利技術實驗過程中典型的多根殼聚糖單分子鏈的形貌圖。圖2為本專利技術中多根單分子鏈長度的統計圖。圖3為本專利技術中測定的殼聚糖的相對分子質量。圖4為單分子鏈長法的簡單示意圖。具體實施方式為使本專利技術要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施方案進行詳細描述。本專利技術以一種殼聚糖分子為例測定多糖相對分子質量，提出了一種利用多糖單分子鏈長來計算相對分子質量的新方法，此方法不但簡單便捷，易于完成，而且具有較高的精確度，對多糖特性的研究打下了堅實的基礎。實驗中，利用AFM對多批樣品進行掃描，獲取多糖單分子鏈的形貌像，并對其進行分析。本專利技術中AFM表征樣品的制備流程如下：步驟101：殼聚糖溶液的制備將殼聚糖粉末加入由氫氧化鈉和乙酸及去離子水配制的pH值為4.6的乙酸鈉溶液中，攪拌六個半小時充分溶解后，制成殼聚糖原溶液。步驟102：若要得到殼聚糖單分子鏈，需將殼聚糖原溶液在室溫下進行多次稀釋，最終殼聚糖溶液的濃度為0.0005g/L。步驟103：殼聚糖單分子鏈的制備將經過酸催化后的新鮮殼聚糖溶液滴加在新解離的云母基底上，在室溫下自然揮發晾干，然后利用AFM進行形貌表征，其典型結果如圖1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
單分子鏈長法測量多糖相對分子質量，由于多糖種類和數量較多，我們以選取一種多糖——殼聚糖為代表，來對我們整個單分子鏈長法測定多糖相對分子質量的過程進行一個詳細的介紹，其特征是：取殼聚糖粉末加入由氫氧化鈉和乙酸及去離子水配制的pH值為4.6的乙酸鈉溶液中作為水解催化劑，在常溫下攪拌使殼聚糖充分溶解，得到殼聚糖原溶液。將殼聚糖原溶液進行一定比例的稀釋之后，汲取一定量溶液滴加在云母片上，待溶劑在室溫下自然揮發，得到殼聚糖單分子鏈。通過原子力顯微鏡掃描成像并統計單分子鏈的長度分布，根據殼聚糖分子式中單個重復單元的長度算出所有重復單元的個數，進而得知殼聚糖的相對分子質量。

【技術特征摘要】
1.一種利用單分子鏈長法測量多糖相對分子質量的方法，其特征在于：所述多糖為殼聚糖，步驟如下：（1）取殼聚糖粉末加入由氫氧化鈉和乙酸及去離子水配置的pH值為4.6的乙酸鈉溶液中，在常溫下攪拌使殼聚糖充分溶解，得到濃度為0.2g/L的殼聚糖原溶液；（2）將殼聚糖原溶液稀釋至濃度為0.0005g/L，汲取稀釋后的殼聚糖原溶液滴加在云母片上，待溶劑在室溫下自然揮發，得到殼聚糖單分子鏈；（3）通過原子力顯微鏡掃描成像并統計單分子鏈的長度分布，根據殼聚糖分子式中單個重復單元的長度算出所有重復單元的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張旭，劉波，李銀麗，趙慧玲，韋志超，李川，
申請(專利權)人：河南大學，
類型：發明
國別省市：