在空气—水界面上壳聚糖衍生物的两亲性及其与组胺相互作用的研究

发布时间：2017-09-19 22:40

  本文关键词：在空气—水界面上壳聚糖衍生物的两亲性及其与组胺相互作用的研究

  更多相关文章： 硬酯酰壳聚糖脂(SCTS) 两亲性 组胺 双组分单分子膜 膜行为 LB技术

【摘要】：本文从壳聚糖结构特点出发,以一步法合成得到具备两亲性的壳聚糖衍生物—硬脂酰壳聚糖脂(SCTS),采用此种合成法的目的是既能保留氨基的活性即配位能力和生物活性,又增加壳聚糖的两亲性性能。分别采用红外光谱(FT-IR).核磁共振氢谱(1H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)等方法表征硬脂酰壳聚糖脂的化学结构。并且利用Langmuir成膜技术探究了两亲性SCTS单分子膜的形成、性能及亚相条件(酸碱度和电解质)对膜性能的影响。通过对Langmuir单分子层的表面压-单分子层表观面积(π-A)曲线的分析获知,亚相为纯水时SCTS单层膜的π-A等温曲线的平均单分子层极限面积(A*)是150.6 cm~2,崩溃压达到59.53mN/m,表明SCTS分子的成膜性能良好且能在水相上稳定存在。对单分子膜在任意一种状态下所得到的π-A等温曲线进行一次微商,即(dπ/dA)-A曲线,其所表征的单分子膜压缩性能与dπ/dA的变化相同,dπ/dA值越小,膜的可压缩性越小。SCTS单分子膜的微分曲线显示在发生相转变时的折点处dπ/dA值分别为0和-1 mN/m-1·cm~(-2).证明该膜在气和液态(A大于180.6 cm~2)阶段dπ/dA值均较大即膜的可压缩性大。随着双亲分子在亚相上占有面积逐渐压缩至排列成紧致的单分子层(此时A=A*=150.6cm~(-2))时dπ/dA出现极小值(-6 mN/m-1·cm~(-2)).即膜压缩性最小。膜压缩性的减小是由于亲水基团和疏水基团的自组织能力使得分子一个个整齐地“站立”于液面上而形成有序密集排列的单分子层所致。此外,SCTS单分子膜对亚相的酸碱度以及Cu~(2+)浓度的变化也较为敏感。结果表明,首先,SCTS膜在中性环境中性能最佳,在酸性和弱碱性环境中形成的膜稳定性相对减弱,而在强碱环境中已经不能稳定存在；其次,亚相中随着不同浓度Cu~(2+)的加入,SCTS单层膜A*也增大,但是离子浓度不同时A*增加的程度也不同,原因可能是它们之间的配位形式和几何结构的不同导致。组胺是人体组织细胞中分布广及作用强的生物活性物质之一。在水-空气界面经组胺诱导功能基团重构组合形成了含组胺的壳聚糖衍生物Langmuir膜,研究双组份单分子膜之间的相互作用。当加入100μL组胺(浓度=0.20 mol/mL)到亚相(中性)中时,所形成的SCTS-组胺双组份单分子膜的A*和崩溃压分别为205.6 cm~2和31.62 mN/m,表明双组份的成膜性能良好且能稳定存在于水相上。随着相同浓度的组胺含量增加到250 μL时,双组份单分子膜的A*和塌陷压分别增大到248.8 cm~2和60.10mN/m,表明更多的组胺分子被SCTS分子吸附,分子之间静电和氢键作用力的增强进而使膜的稳定性随之加强。另外,SCTS-组胺双组分单分子膜的影响因素除了组胺浓度外,还有亚相环境(酸碱度,电解质)。实验结果表明,在亚相环境pH=8.5和含铜离子(加入1.0×104 mo1/L铜离子溶液100μL)时SCTS-组胺双组份单分子层的塌陷压=52.65 mN/m及A*=286.3 cm~2),其中A*大于亚相分别为pH=8.5水溶液和中性亚相中含铜离子的值(224.6和248.7 cm~2)观察SCTS单组份和SCTS-组胺双组份(两层)膜的原子力显微镜结果显示,后者表面的颗粒度小于前者,粗糙度(Ra值)也低于前者,表明被吸附的组胺分子填充SCTS分子表面的空穴。
【关键词】：硬酯酰壳聚糖脂(SCTS) 两亲性 组胺 双组分单分子膜 膜行为 LB技术
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O636.1
【目录】：

• 中文摘要2-4
• Abstract4-6
• 中文文摘6-12
• 绪论12-32
• 0.1 单分子膜的产生及发展12-13
• O.2 Langmuir膜的形成13-20
• 0.2.1 LB膜分析仪14-16
• 0.2.2 成膜材料及形成过程16-18
• 0.2.3 Langmuir单层膜的π-A等温曲线18-20
• 0.3 单分子膜性能的影响因素20-24
• 0.3.1 自身因素21-22
• 0.3.2 外部因素22-24
• 0.4 LB膜的应用24-28
• 0.4.1 膜模拟化学24-25
• 0.4.2 双层类脂膜的生物传感器25-27
• 0.4.3 纳米粒子组装材料27-28
• 0.5 聚合物的Langmuir膜28-32
• 0.5.1 制备方法29
• 0.5.2 结构与表征方法29-30
• 0.5.3 天然的成膜材料30-32
• 第一章 壳聚糖衍生物的合成及其在空气-水界面上的两亲性和Langmuir膜行为的研究32-52
• 1.1 引言32-33
• 1.2 实验部分33-37
• 1.2.1 原料与试剂33-34
• 1.2.2 硬酯酰壳聚糖脂的制备34
• 1.2.3 硬脂酰壳聚糖脂Langmuir膜的制备34-35
• 1.2.4 硬酯酰壳聚糖酯LB膜的转移35-37
• 1.3 结果与讨论37-50
• 1.3.1 硬酯酰壳聚糖酯的结构表征37-41
• 1.3.1.1 硬脂酰壳聚糖酯红外光谱分析37-38
• 1.3.1.2 硬脂酰壳聚糖酯的~1H NMR分析38
• 1.3.1.3 硬酯酰壳聚糖酯的XRD分析38-40
• 1.3.1.4 硬酯酰壳聚糖酯的静态接触角分析40
• 1.3.1.5 硬脂酰壳聚糖酯的分子量及其分布40-41
• 1.3.2 硬脂酰壳聚糖酯单分子膜的形成与膜性能41-45
• 1.3.2.1 硬酯酰壳聚糖酯的π-A等温曲线41-43
• 1.3.2.2 硬脂酰壳聚糖脂单分子膜的压缩性能和静态弹性43-44
• 1.3.2.3 硬脂酰壳聚糖酯单分子膜的弛豫现象44-45
• 1.3.3 亚相条件对硬脂酰壳聚糖酯单分子膜性能的影响45-48
• 1.3.3.1 亚相pH值对硬脂酰壳聚糖酯单分子膜的π-A等温曲线的影响45-46
• 1.3.3.2 铜离子及其浓度对硬脂酰壳聚糖酯的π-A等温曲线的影响46-48
• 1.3.4 LB膜的形成48-50
• 1.4 本章小结50-52
• 第二章 硬脂酰壳聚糖酯与组胺在空气-水界面相互作用的研究52-64
• 2.1 引言52-53
• 2.2 实验部分53-54
• 2.2.1 原料与试剂53
• 2.2.2 水/空气界面上的SCTS对组胺的吸附实验53-54
• 2.2.3 硬脂酰壳聚糖酯-组胺混合单层膜的转移54
• 2.3 结果与讨论54-62
• 2.3.1 不同的亚相酸碱性条件下SCTS对组胺的吸附作用54-56
• 2.3.2 铜离子的加入及其浓度对SCTS吸附组胺的影响56-57
• 2.3.3 不同组胺浓度在SCTS单分子膜上的吸附性能57-59
• 2.3.4 不同酸碱性条件下铜离子浓度对SCTS吸附组胺的影响59-60
• 2.3.5 混合组分LB层的形成60-62
• 2.4 本章小结62-64
• 第三章 结论64-68
• 3.1 两亲性的硬脂酰壳聚糖酯(SCTS)的表征及其Langmuir膜64
• 3.2 不同组成的亚相影响SCTS单分子膜的性质64-65
• 3.3 SCTS单分子膜对组胺有很好的吸附效果65
• 3.4 创新点与不足之处65-66
• 3.5 课题展望66-68
• 参考文献68-76
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果76-78
• 致谢78-80
• 个人简历80-84

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