化学シフト異方性と部位固有のスピンラティス緩和時間測定によって解明されたアルギン酸ナトリウムの構造とダイナミクス

生体適合性、生分解性、線形共重合体アルギン酸ナトリウムは、[式：テキストを参照]リンク[式：テキストを参照] -d-マンヌロン酸（Mブロック）および[式：テキストを参照] -L-グルロン酸（G-ブロックを参照してください。）。繊維、化粧品、紙、食品、生物医学、製薬産業における薬物送達、細胞のカプセル化、および商業用途に幅広い用途があります。アルギン酸ナトリウムの構造とダイナミクスは、化学シフト異方性（CSA）パラメーター、スピン格子緩和時間、および分子相関時間を測定することにより、ここで調査されました。CSAテンソルの主成分は、2次元相調整されたスピニングサイドバンド（2DPass）交差分極魔法角スピニング（CP-MAS）SSNMRによって決定されました。赤道リンクと軸リンクの両方の交互のMおよびGブロックは、全体的な柔軟性の向上に関連付けられています。GブロックとMブロックの両方のカルボキシル炭素の分子相関時間は、異常炭素とピラノース炭素よりも速いです。これは、アルギン酸ナトリウムの多糖類鎖内の2つの異なるダイナミクスの共存のさらに実験的証拠であり、以前は1H-13C双極子プロファイル分析によって確立されていました。アルギン酸ナトリウムのパラ結晶領域の緩和時間は、キトサンのそれに匹敵しますが、セルロースとキチンのそれよりもはるかに短いです。アルギン酸ナトリウムとキトサンの分子相関時間の順序も同じです。したがって、アルギン酸ナトリウムはセルロースやキチンよりも柔軟性が高いと結論付けることができます。原子スケール解像度でのバイオポリマーのさまざまな炭素核部位でのローカル電子構成と核スピンダイナミクスに関するこれらのタイプの調査は、生体模倣材料の設計に役立ちます。

The biocompatible, biodegradable, linear copolymer sodium alginate is fabricated from [Formula: see text] linked [Formula: see text]-D-mannuronic acid (M block) and [Formula: see text]-L-guluronic acid (G-block). It has wide applications in drug delivery, cell encapsulation, and commercial application in the textile, cosmetics, paper, food, biomedical, and pharmaceutical industries. The structure and dynamics of sodium alginate were here investigated by measuring chemical shift anisotropy (CSA) parameters, spin-lattice relaxation time, and molecular correlation time. The principal components of the CSA tensor were determined by two-dimensional phase-adjusted spinning sideband (2DPASS) cross-polarization magic angle spinning (CP-MAS) SSNMR. The alternating M and G blocks of both equatorial and axial links are associated with greater overall flexibility. The molecular correlation time of the carboxyl carbon of both G and M blocks is faster than for the anomeric carbon and pyranose carbon. This is further experimental evidence of the coexistence of two different dynamics within the polysaccharide chains of sodium alginate, which was previously established by 1H-13C dipolar profile analysis. The relaxation time of the para-crystalline region of sodium alginate is comparable with that of chitosan, but it is much shorter than that of cellulose and chitin. The order of the molecular correlation time of sodium alginate and chitosan is also the same. Hence, it can be concluded that sodium alginate exhibits greater flexibility than cellulose and chitin. These types of investigation into the local electronic configuration and nuclear spin dynamics at various carbon nuclei sites of the biopolymer at atomic-scale resolution will help in the design of biomimetic materials.