两种功能化碳渣微粒的制备与抗菌应用研究
发布时间：2020-10-21 02:57
细菌吸附在生物医学材料表面如导管或肌体粘膜、人工关节分泌RNA、DNA、纤维蛋白、多糖基质、脂多糖等多糖复合物,彼此粘附并克隆形成生物被膜。生物被膜生成胞外聚合物(EPS)这是微生物在生长过程中的一种自我保护。它能让细菌不仅在恶劣的环境中生存而且还能将其扩散到新的环境中。自然环境中微生物细菌形成的生物被膜广泛存在。各种生物材料表面牙菌斑以及体内粘膜表面在临床上均可形成细菌生物被膜,有很强的免疫逃逸性和耐药性,是临床上引起慢性感染的主要原因之一。由于它能抵抗抗生素具有抗感染作用,因此只能通过去除种植体来控制感染,从而极大的增加了患者的痛苦和治疗费用。这就需要在其表面构建一种抗菌性的膜/涂层/表面,水溶性的抗菌剂与疏水聚合物会存在不相容及分布不均匀的问题。如何利用简单方法,将抗菌性水溶性功能分子与疏水聚合物基质均匀融合,构建抗菌性功能膜/涂层/表面,是一个待解决的技术难题。现有技术利用物理吸附或共价接枝等手段将功能分子固定在疏水聚合物基质表面,存在功能效期短、工艺复杂的缺陷。利用磷酸锆二氧化硅、碳纳米管、石墨烯等无机载体,可以实现功能分子与疏水聚合物基质的均匀融合,但载体自身需预先进行改性处理,制备过程比较复杂。由此本文研究内容将从以下两个方面进行阐述:第一部分:本实验以两亲性生物碳渣微粒为载体,通过共价结合方法接枝壳聚糖,以香草醛、缩水甘油三甲基氯化铵(GTMAC)为改性试剂,采用化学方法对该壳聚糖碳渣微粒进行结构改造。通过化学显色定性实验、Zeta电位测定、热重(TG)分析、紫外分光光度法、傅里叶变换红外光谱法、分散性考察和对抗菌性能测试进行表征。一系列表征手段验证了香草醛和GTMAC的成功接枝,利用溶剂共混法,将ACPs衍生物掺杂在疏水聚合物热塑性聚氨酯弹性体(TPU)基质中,构建了膜复合物。研究发现,ACPs衍生物均能与疏水聚合物一致融合。ACPs衍生物的掺杂不仅有利于疏水聚合物基质极性和力学性质的改善,而且给予其抗菌功能。并证明该功能化碳渣微粒及膜具有良好的抗菌性能。本实验成功制备了O-季铵化香草基壳聚糖碳渣微粒及复合物膜具有良好的两亲性和广谱抗菌性能,在化妆品医药敷料和纺织物等领域具有非常广阔的发展前景。第二部分:以壳聚糖为对象对其进行结构改造,设计合成了一种分散性好、化学性质稳定、低毒性、抗菌谱广的可降解材料。以两亲性生物碳渣微粒为载体,通过共价结合方法接枝壳聚糖,乙二胺四乙酸(EDTA)修饰壳聚糖及螯合Ce~(4+)并对Ce~(4+)进行红外图谱分析及热重(TG)等表征。本实验成功制备了螯合铈离子的乙二胺四乙酸酐壳聚糖碳渣微粒,它能破坏细菌产生的生物被膜。
【学位单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R318.08
【部分图文】：
称取质量为 200 mgACPs 置于 40 mL 规格离心管中，加入 20 mL PB 缓冲液（p5.3）中，超声分散均匀后，依次加入 200 mg 的 EDC、NHS，置于摇床上(200 r/min充分振摇 2 h 进行活化；将 200 mg CS 溶解于 20 mL 1％的醋酸溶液后，与活化后的ACPs 充分混匀继续反应 24 h，用 1％的醋酸溶液离心洗涤 6 次，于 50℃真空干燥至恒重。得到壳聚糖碳渣微粒(ACPs-CS)[44,45]。将 200 mg 壳聚糖碳渣微粒分散于 6 m质量分数为 2％的醋酸溶液中，置于 50 mL 的锥形瓶中，将 2.0 g 香草醛(Vanillin)溶解于 10 mL 甲醇后加入上述体系，室温下磁力搅拌反应 48 h，反应完毕用 1mol/L 的氢氧化钠溶液调 PH 值为中性，用丙酮和甲醇分别离心洗涤三次后于 40℃真空干燥至恒重。得到香草基壳聚糖碳渣微粒[ACPs-CS(V)][46-48]。将 150 mgACPs-CS(V)和 8 m异丙醇(IPA)依次加入 50 mL 三颈烧瓶中，超声分散均匀，在 70℃搅拌反应 16 h，同时将 810 mg GTMAC 溶于 8 mL 异丙醇中，分八次加入反应体系中，用丙酮和甲醇分别离心洗涤三次后于 50℃真空干燥至恒重。合成路线如下（图 2）得到 O-季铵化香草基壳聚糖碳渣微粒[ACPs-CS-(V)-Q][49,50]
说明在-NH2发生了取代，说明了香草醛的成功接枝。ACPs-CS(V)Ps-CS(V)相比，975 cm-1为季铵盐吸收峰（950-1000 cm-1）,1110 cm-1为季铵N 伸缩振动峰，1490 cm-1峰的极度增强是季铵盐中 -CH3、-CH2的 -C-H 弯成的结果，都说明了季铵基团的成功引入。
2-3 (a) ACPs；(b) ACPs-CS；(c) ACPs-CS(V)；(d) ACPs-CS(V)-Q 的 Zeta 电位分布图。Fig.2-3 The Zeta of a) ACPs; b) ACPs-CS; c) ACPs-CS (V); d) ACPs-CS(V)-Q.
【参考文献】
本文编号：2849538
【学位单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R318.08
【部分图文】：
称取质量为 200 mgACPs 置于 40 mL 规格离心管中，加入 20 mL PB 缓冲液（p5.3）中，超声分散均匀后，依次加入 200 mg 的 EDC、NHS，置于摇床上(200 r/min充分振摇 2 h 进行活化；将 200 mg CS 溶解于 20 mL 1％的醋酸溶液后，与活化后的ACPs 充分混匀继续反应 24 h，用 1％的醋酸溶液离心洗涤 6 次，于 50℃真空干燥至恒重。得到壳聚糖碳渣微粒(ACPs-CS)[44,45]。将 200 mg 壳聚糖碳渣微粒分散于 6 m质量分数为 2％的醋酸溶液中，置于 50 mL 的锥形瓶中，将 2.0 g 香草醛(Vanillin)溶解于 10 mL 甲醇后加入上述体系，室温下磁力搅拌反应 48 h，反应完毕用 1mol/L 的氢氧化钠溶液调 PH 值为中性，用丙酮和甲醇分别离心洗涤三次后于 40℃真空干燥至恒重。得到香草基壳聚糖碳渣微粒[ACPs-CS(V)][46-48]。将 150 mgACPs-CS(V)和 8 m异丙醇(IPA)依次加入 50 mL 三颈烧瓶中，超声分散均匀，在 70℃搅拌反应 16 h，同时将 810 mg GTMAC 溶于 8 mL 异丙醇中，分八次加入反应体系中，用丙酮和甲醇分别离心洗涤三次后于 50℃真空干燥至恒重。合成路线如下（图 2）得到 O-季铵化香草基壳聚糖碳渣微粒[ACPs-CS-(V)-Q][49,50]
说明在-NH2发生了取代，说明了香草醛的成功接枝。ACPs-CS(V)Ps-CS(V)相比，975 cm-1为季铵盐吸收峰（950-1000 cm-1）,1110 cm-1为季铵N 伸缩振动峰，1490 cm-1峰的极度增强是季铵盐中 -CH3、-CH2的 -C-H 弯成的结果，都说明了季铵基团的成功引入。
2-3 (a) ACPs；(b) ACPs-CS；(c) ACPs-CS(V)；(d) ACPs-CS(V)-Q 的 Zeta 电位分布图。Fig.2-3 The Zeta of a) ACPs; b) ACPs-CS; c) ACPs-CS (V); d) ACPs-CS(V)-Q.
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 何巧;陈思敏;李轩豪;陈玲;谌立巍;王家葵;;穿心莲内酯对铜绿假单胞菌PAO1生物被膜形成的影响[J];中药药理与临床;2015年01期
2 李玮;李明春;辛梅华;;糠醛改性O-季铵化壳聚糖衍生物的合成及其抗菌性能[J];化工进展;2014年04期
本文编号：2849538
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