Struktur, Eigenschaften und Reaktionen oxidierter Dextrane

Abstract

Ursprünglich wurde die oxidative Spaltung von Polysacchariden mit Natriumperiodat zu deren Strukturaufklärung durchgeführt. Durch die Periodatspaltung von Polysacchariden und anschließende Reduktion entstehen je nach Verknüpfung charakteristische Verbindungen, welche leicht derivatisiert und so identifiziert werden können. Auch heute noch spielt die Malaprade-Reaktion bei der Modifizierung von Polysacchariden eine große Rolle. Zur Bildung von Hydrogelen werden oft Polysaccharide benutzt, vor allem für Anwendungen im medizinischen Bereich. Ziel dieser Arbeit war es, das Dextran mit Natriumperiodat zu spalten und anschließend die Struktur und das Reaktionsverhalten des oxidierten Dextrans aufzuklären. Aus dem oxidierten Dextran und einer weiteren Komponente sollten dann Hydrogele entwickelt werden. Es konnte gezeigt werden, dass das oxidierte Dextran in reinem, festen Zustand nicht als Dialdehyd sondern als Halbacetal vorliegt. In wässriger Lösung wird dieses Halbacetal geöffnet, und es liegen mehrere unterschiedliche Strukturen der Monomerbausteine, unter anderen die Dialdehydform, im Gleichgewicht. Es wurde sowohl die Aldehydform als auch die Halbacetalform des oxidierten Dextrans gezielt derivatisiert. So ist es z.B. gelungen, durch reduktive Aminierung des oxidierten Dextrans mit Ammoniak ein neues Polyamin herzustellen. Mit diesem Polyamin und anderen polymeren und monomeren Aminoverbindungen wurden dann mit verschiedenen polymeren und monomeren Aldehydverbindungen (z. B. mit oxidiertem Dextran) Untersuchungen zur Bildung von Hydrogelen durchgeführt. Diese Untersuchungen zeigten, dass ein Hydrogel nur dann gebildet wurde, wenn die Aminokomponente polymer und als Hydrochlorid vorlag. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die Hydrogelbildung nicht auf der Ausbildung von kovalenten Bindungen, sondern auf der Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen beruht.

The first oxidative cleavages of polysaccharides with sodiumperiodate were used for their structural clarification. These periodate-oxidation of polysaccharides and the following reduction leads according to the linkages to typical compounds which could be easily derivated and afterwards identified. Until today the periodat-oxidation plays a big role in the modification of polysaccharides for medical applications, for example the building of hydrogels for wound dressing. The aim of this work was to split the dextran with sodiumperiodate and to clear up the structure and the reaction behaviour of the oxidized dextrans afterwards. Hydrogels from the oxidized dextran and other components should be developed. We found that the solid oxidized dextran not exists as a dialdehyde but as a semiacetal. Dissolved in water the semiacetal is opened, and there exist several different structures of the monomers, amongst others the dialdehyde, in equilibrium. Both, the aldehyde as well the semiacetal of the oxidized dextran could be straight derivatized. So for example the production of a new polyamine was formed by reductive amination of the oxidized dextran with ammonia. With this polyamine and other polymer and monomer amino-compounds investigations were carried out with different polymer and monomer aldehyd-compounds (e.g. with oxidized dextran) to get hydrogels. These assays showed that a hydrogel was only formed if the amino-compound was polymer and used as a hydrochloride. Additionly, we found that the formation of these hydrogels is not based on covalent bonds, but on hydrogen bonds.