基于壳聚糖—抗菌性多肽缀合物绿色抗菌剂的制备

发布时间：2020-07-16 03:42

【摘要】：近年来耐药性和多重耐药性致病菌的逐年增加,科研人员更多得将注意力集中在像抗菌聚合物类的抑菌材料来用于抑菌和消毒。壳聚糖(CS)作为一种来源于海洋的高聚物,本身良好的抗菌性能且具有的生物相容性,低毒性,低抗敏性及可降解性等优点。但壳聚糖分子内和分子间存在较强的氢键,使得壳聚糖仅溶于p H值小于6的酸性环境中,极大地限制了在中性和生理环境下的应用和生物学特性。此外,虽然壳聚糖带有正电荷的性质使得它本身具有抗菌能力,但远远不能达到抑菌材料的要求。本课题将抗菌性多肽单元氨基酸使用化学方法修饰壳聚糖形成壳聚糖-氨基酸缀合物,并探寻缀合物亲疏水性平衡及正电荷强度对抗菌性能的影响。首先,将三种不同类别的N-乙酰基氨基酸与壳聚糖在不同投料比和反应时间下进行反应,制备出不同壳聚糖氨基取代度的壳聚糖-氨基酸缀合物。通过表征,确定壳聚糖-氨基酸缀合物样品的氨基取代度。为了进一步的考察亲疏水性平衡及正电荷强度与抗菌性能的关系,对三种壳聚糖-氨基酸缀合物进行不同浓度不同氨基取代度的抗菌试验。结果显示,两种疏水性氨基酸改性的壳聚糖-氨基酸缀合物在相同氨基取代度的情况下,浓度增加,对三种细菌的抗菌性能均有所增加;相同浓度时,随着氨基取代度升高对大肠杆菌的抗菌性能先增强后降低。精氨酸改性的缀合物的抗菌性能随着氨基取代度的升高而增强,但精氨酸对壳聚糖氨基取代度最高仅为56%,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的最小抑菌浓度分别为1 mg/m L和2 mg/m L,而对白色念珠菌无抗菌性能。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34
【图文】：

壳聚糖,保护基团,酰化,基团

第一章文献综述4图1.2 常见的壳聚糖保护基团1.2.2.1 壳聚糖的酰化壳聚糖分子链上带有的 C3位的仲羟基基团和 C6位的伯羟基基团，能与多种有机酸的衍生物如酸酐、酰氯等发生 O-酰化反应，即酯化反应，导入不同相对分子质量的脂肪族或芳香族酰基，形成有机酸酯。壳聚糖主链上 C3位的仲羟基基团不能自由旋转，空间位阻较大；而 C6位的伯羟基基团，从空间构象上来说，该羟基可以较为自由的旋转，空间位阻也较小。因此，一般情况下 C6位的伯羟基基团的反应活性大于 C3位的仲羟基基团。壳聚糖分子链上除了羟基基团外还有 C2位的氨基基团，C2位的氨基基团的反应活性要大于 C6位的伯羟基基团和 C3位的仲羟基基团。因此

抗菌机理,壳聚糖及其衍生物

[52]的合成。图1.6 壳聚糖及其衍生物对真菌的抗菌机理1.3.2 壳聚糖及其衍生物对革兰氏阳性菌的抗菌机理在革兰氏阳性菌中，细胞壁是由一层肽聚糖层构成，这种肽聚糖层是有带有负电荷的磷壁酸和乙酰胞壁酸共价形成的。这些磷壁酸可以使细胞壁提高强度，并在细胞壁中均匀排布高密度电荷以影响离子在外表面的通道层。在 pH 值小于 6 的情况下，壳聚糖中的氨基基团所带有的正电荷可以与像 Ca2+或 Ag2+这样的金属离子相比较。因此，壳聚糖骨架中的阳离子的电荷是对抗菌活性有着重要的作用。对于革兰氏阳性菌，壳聚糖可以与肽聚糖层中的磷壁酸进行非共价键的结合[46]。细胞壁中的肽聚糖被水解，导致细胞内成分的泄漏，一项研究证实了来自细菌细胞的电解质和蛋白物质的泄漏[53]。细胞表面的磷壁酸对于革兰氏阳性菌的细胞分裂和其他基本性能均有重要的意义[54]。壳聚糖对细胞膜本身的影响还不确定

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是通过静电作用与磷壁酸相结合，从而破坏革兰氏阳性菌的不同功能导致革兰氏阳性菌死亡。图1.7 壳聚糖及其衍生物对革兰氏阳性菌的抗菌机理1.3.3 壳聚糖及其衍生物对革兰氏阴性菌的抗菌机理图1.8 壳聚糖及其衍生物对革兰氏阴性菌的抗菌机理在革兰氏阴性菌中，胞质膜上的一层薄肽聚糖层被额外的一层称之为外膜的层膜覆盖。这层外膜的主要成分是脂蛋白和脂多糖，在脂蛋白和脂多糖中出现的亲水性特征侧链有助于区别革兰氏阴性菌。疏水性化合物和大分子物质通常对革兰氏阴性菌的不敏感，而且为了与革兰氏阴性菌相互作用，克服外膜的保护是十分必要的条件。一种观点认为当 pH 大于 pKa 值时候，一种螯合作用的影响会高于静电相互作用的影响[57,58]，使得壳聚糖破坏了细胞壁的完整从而与金属离子产生螯合作用，进而影响革兰氏阴性菌摄入重要的营养物质（Ca2+、Mg2+等）[59]。另一种观点则是认?

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