论文部分内容阅读
壳聚糖（CS）是一种天然线性聚阳离子化合物,生物相容性良好。然而,由于较强氢键的存在,CS的溶解性较差。此外,CS本身的抗菌和乳化等性能有限,进一步限制了CS的应用。CS有许多的羟基和氨基,可以作为化学改性反应的活性位点,通过引入新的功能基团,改善CS的溶解性和功能活性,设计并合成多种CS基衍生物,是目前的研究热点之一。肉桂酸（CA）是一种不饱和芳香羧酸类有机物,具有良好的防霉、防腐和抗菌作用,对人体安全。然而,CA难溶于水,限制了其在水体系中的应用。本文成功制备了两种新型CA改性CS基衍生物,分别为CA改性羟丙基CS（HPCS）制备得到HPCS-CA衍生物和CA改性季铵盐CS（HTCC）制备得到HTCC-CA衍生物,对这两种衍生物进行了表征、性能和应用研究。主要研究内容如下:1.首先,对CS进行羟丙基化改性,制备得到可溶于水的HPCS,羟丙基基团取代度为112.99%;然后,将HPCS与CA进行化学反应,通过改变HPCS和CA的初始投料比,设计并合成了三种不同CA取代度的HPCS-CA1–3衍生物,CA的取代度分别为23.00%、74.86%和93.14%。用紫外-可见（UV-vis）吸收光谱、傅里叶变换红外（FT-IR）光谱和核磁共振波谱（NMR）表征产物结构,表明HPCS-CA1–3衍生物被成功合成。HPCS-CA衍生物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌和抗生物膜活性均显著高于CS和HPCS。细胞毒性试验结果表明,HPCS和HPCS-CA衍生物的体外生物相容性良好。2.除了羟丙基化以外,季铵盐化也是提高CS水溶性的一种简便的化学改性方法。首先,对CS进行季铵盐化改性,得到可溶于水的HTCC,季铵盐基团取代度为18.36%;然后,将HTCC与CA进行化学反应,通过改变HTCC和CA的初始投料比,设计并合成了三种不同CA结合率的HTCC-CA1–3衍生物,CA结合率分别为15.45%、17.65%和22.39%。采用UV-vis吸收光谱、FT-IR光谱和~1H NMR谱图鉴定产物结构,结果表明,HTCC-CA1–3衍生物被成功合成。HTCC-CA衍生物的水溶性优于CS和CA。以大肠杆菌为目标试验菌,衍生物显示良好的絮凝和抗菌活性。Zeta电位和扫描电子显微镜（SEM）试验发现,衍生物的絮凝和抗菌双重性能的可能作用机制之一为带正电荷的衍生物与带负电荷的大肠杆菌之间的静电吸附,季铵盐基团和CA的引入增强了抗菌活性。此外,细胞毒性试验结果表明,HTCC和HTCC-CA衍生物的体外生物相容性良好。HTCC-CA是一种具有絮凝和抗菌双重性能的CS基衍生物,有望应用于水处理等领域。3.以CS、HPCS和HPCS-CA衍生物为反应物,三聚磷酸钠（TPP）为交联剂,通过离子交联法制备纳米粒子,分别为CS Ps、HPCS Ps和HPCS-CA Ps。Zeta电位和粒径测试以及粒子形貌观察的结果显示,三种粒子的粒径分布较窄,表面均带正电荷,近球形。细胞毒性试验结果表明,粒子的体外生物安全性良好。以大豆油为油相,制备了这三种粒子稳定的皮克林乳状液。共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）显示为水包油（O/W）型。贮存稳定性试验结果表明,HPCS-CA Ps稳定的皮克林乳状液的贮存稳定性优于CS Ps。利用HPCS-CA Ps稳定的皮克林乳状液为载体封装姜黄素,提高了姜黄素的稳定性。综上所述,通过对CS进行亲水性化学改性,再将CA结合到CS分子结构上,制备得到的HPCS-CA和HTCC-CA衍生物具有优良的抗菌等功能特性,为设计和合成多种CS基衍生物提供了参考思路,有助于拓宽CS的应用范围。