芬顿反应制备低分子量硫酸软骨素及其降解机制

为了提高硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)的生物活性和生物利用率,该研究通过芬顿反应制备了不同来源的低分子量硫酸软骨素(low molecular weight chondroitin sulfate,LMCS)并探究了其潜在降解机制。使用鸡来源的硫酸软骨素(chondroitin sulfate from chicken cartilage,CCS)、牛来源的硫酸软骨素(chondroitin sulfate from bovine cartilage,BCS)、鲨鱼来源的硫酸软骨素(chondroitin sulfate from shark cartilage,SCS),通过单因素试验优化CS的降解条件,随后测定了降解产物的化学组成和结构,并且通过密度泛函理论(density functional theory,DFT)和分子动力学模拟(molecular dynamics,MD)试验探究了其潜在的机制。结果表明,CS的降解条件分别为乙酸铜浓度0.5 mmol、pH值7.5和反应温度45℃。降解产物的单糖和双糖组成结果表明,CS中的硫酸软骨素A(CSA)的GlcA残基在降解反应中可能被优先攻击。红外图谱结果表明CS可能和羟基自由基反应生成了羧基衍生物。分子动力学模拟试验结果表明,CSA比非硫酸化软骨素(non-chondroitin sulfate,CSO)和硫酸软骨素C(CSC)更容易与·OH相互作用。密度泛函数计算表明,GlcA的C1-H(CSO:-65.288 3 kJ/mol、CSA:-69.985 3 kJ/mol、CSC:-64.826 2 kJ/mol)发生抽氢反应所需的能量比GalNAc(CSO:-75.273 1 kJ/mol、CSA:-76.097 5 kJ/mol、CSC:-68.782 9 kJ/mol)的低。这些结果为生产LMCS提供了指导。