季铵化生物碳渣微粒的制备及其功能化应用

发布时间：2017-04-07 11:00

  本文关键词：季铵化生物碳渣微粒的制备及其功能化应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：物体材料表面上存在的微生物污染必然导致生物膜和多重耐药的细菌菌株,致病性和弹性的感染,甚至是物质损害的形成。这些危害威胁人类健康和造成如医疗植入物和设备,食品的应用储存和食品包装,生物传感器,水净化系统等功能失效。本文通过利用酵母细胞的细胞壁通过水热合成法制备了具有多功能集团的两亲性生物碳渣微粒(ACPs),并将生物碳渣微粒上接枝季铵化聚乙烯亚胺(QPEI),从而制备了一种既抗革兰氏阳性菌如金黄色葡萄球菌(S.aureus)和革兰氏阴性菌如大肠杆菌(E.coli)的新颖的具有广谱抗菌性能的两亲性季铵化聚乙烯亚胺生物碳渣微粒(ACPsQPEI);将其微粒与疏水性基质如硅橡胶(SR)和亲水性基质中如醋酸纤维素(CA)混合制备了抗菌导尿管和抗菌食品包装的复合材料,并研究了该复合材料的抗菌性能和力学性能等。首先,通过水热碳化法制备了两亲性生物碳渣微粒,并将其作为药物载体,通过化学共价结合的方法修饰上聚乙烯亚胺(PEI)以及接连依次添加有机溶剂如1-溴己烷和碘甲烷对微粒上进行叔胺化和季铵化的表面改造修饰,然后通过扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度及Zeta电位分析仪、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG)等表征手段对季铵化聚乙烯亚胺生物碳渣微粒进行了表征,最后通过抗菌实验测试对微粒进行抗菌性能测试;通过物理机械共混法制备了季铵化聚乙烯亚胺生物碳渣微粒/硅橡胶导尿管复合材料膜和季铵化聚乙烯亚胺生物碳渣微粒/醋酸纤维素的复合膜材料,采用接触角测量仪、万能电子试验机对复合膜的接触角、拉伸强度、撕裂强度、拉伸断裂伸长率以及邵氏A硬度进行了测量;最后对复合膜测定了其在模拟人工流体中的抗菌效果。重复利用性实验表明复合材料膜在37℃条件下重复使用40次仍具有较优良的抗微生物的活性。因此这项工作提供了一个新型广谱抗菌复合膜制备新方法,制备的季铵化聚乙烯亚胺生物碳渣微粒有广谱抗菌性、难挥发、低毒性、化学性质稳定、很难通过皮肤渗透以及在一些极性与非极性溶剂中较好的分散性,未来很有可能作用于一些基质中将其应用于医用介入性导管如导尿管、气管插管等或应用于日常生活中我们所接触的抗菌门把手、食品包装膜、鞋垫、楼梯栏杆、电梯按钮、自来水管龙头,降低细菌和病毒等一些微生物传播所导致的疾病感染;或也可作为涂料在各个领域的应用防止微生物污染。
【关键词】：微生物污染 两亲性季铵化生物碳渣微粒 抗菌复合膜 重复利用性
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R943
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 1 引言12-18
• 1.1 导管相关感染（CAIS）及尿路感染（UTIS）12
• 1.2 导管相关感染（CAIS）及尿路感染（UTIS）的现状与危害12-13
• 1.3 医用导尿管的分类和作用13
• 1.4 食品包装塑料的应用现状13-14
• 1.5 抗菌药物的分类及其季铵盐抗菌剂的抗菌机理14
• 1.6 本论文的研究意义及创新点14-18
• 2 ACPS-QPEI微粒的制备、表征及特性18-36
• 2.1 引言18
• 2.2 ACPS-QPEI微粒的合成路线图18-19
• 2.3 实验部分19-21
• 2.3.1 实验试剂19
• 2.3.2 实验仪器19-20
• 2.3.3 ACPs-QPEI微粒的制备20-21
• 2.3.4 ACPs-QPEI微粒抗菌作用机理21
• 2.4 表征与特性测试21-25
• 2.4.1 ACPs-QPEI微粒扫描电子显微镜（SEM）表征21-22
• 2.4.2 ACPs-QPEI微粒热失重（TGA）分析22
• 2.4.3 ACPs-QPEI微粒粒径分布及Zeta电位测定22
• 2.4.4 ACPs-QPEI微粒红外光谱（FT-IR）表征22
• 2.4.5 ACPs-QPEI微粒表面季铵化度的测定22
• 2.4.6 ACPs-QPEI微粒的化学显色定性测试22-23
• 2.4.7 ACPs-QPEI微粒的两亲性观察23
• 2.4.8 ACPs-QPEI微粒抗菌性能测试23-24
• 2.4.9 pH对ACPs-QPEI微粒的抗菌性能影响24-25
• 2.5 实验结果与讨论25-34
• 2.5.1 SEM25-26
• 2.5.2 TGA分析26-27
• 2.5.3 粒径分布及Zeta电位27-28
• 2.5.4 FT-IR28
• 2.5.5 ACPs-QPEI微粒表面季铵化度的测定结果28-29
• 2.5.6 化学显色定性分析29
• 2.5.7 ACPs-QPEI微粒两亲性分析29-30
• 2.5.8 ACPs-QPEI微粒液体中抗菌性能分析30-33
• 2.5.9 pH对ACPs-QPEI微粒的影响分析33-34
• 2.6 本章小结34-36
• 3 SR/ACPS-QPEI复合膜的制备、表征及特性36-52
• 3.1 引言36
• 3.2 实验部分36-39
• 3.2.1 实验试剂36
• 3.2.2 实验设备36-37
• 3.2.3 SR/ACPs-QPEI复合膜的制备37-39
• 3.3 实验测试表征与特性39-41
• 3.3.1 ACPs-QPEI微粒在硅橡胶中分散性测试39
• 3.3.2 SR /ACPs-QPEI复合膜的照片39
• 3.3.3 SR /ACPs-QPEI复合膜的扫描电子显微镜表征39
• 3.3.4 SR /ACPs-QPEI复合膜的接触角测试39
• 3.3.5 SR /ACPs-QPEI复合膜的机械性能测试39
• 3.3.6 尿液浸泡实验对比39-40
• 3.3.7 SR /ACPs-QPEI复合膜的抗菌性能测试40
• 3.3.8 SR /ACPs-QPEI复合膜的重复利用性测试40-41
• 3.4 结果与讨论41-47
• 3.4.1 ACPs-QPEI微粒在硅橡胶中分散性状态41
• 3.4.2 SR/ACPs-QPEI复合膜的照片41-42
• 3.4.3 SR/ACPs-QPEI复合膜SEM分析42
• 3.4.4 SR/ACPs-QPEI复合膜接触角分析42-43
• 3.4.5 尿液浸泡前后硅橡胶复合材料的机械性能分析43-46
• 3.4.6 尿液浸泡实验前后对比分析46-47
• 3.5 SR/ACPS-QPEI复合膜的抗菌分析47-49
• 3.5.1 SR/ACPs-QPEI复合膜的抗菌结果47-48
• 3.5.2 复合材料的抗细菌黏附结果48-49
• 3.6 SR/ACPS-QPEI复合膜的重复利用性能测试分析49
• 3.7 总结49-52
• 4 CA/ACPS-QPEI复合膜的制备、表征及特性52-62
• 4.1 引言52
• 4.2 实验部分52-53
• 4.2.1 实验原料52
• 4.2.2 实验设备52-53
• 4.2.3 CA/ACPs-QPEI复合膜的制备53
• 4.3 性能测试与表征53-55
• 4.3.1 微粒在醋酸纤维素中分散性测试53
• 4.3.2 膜的照片观察53
• 4.3.3 膜SEM表征53-54
• 4.3.4 膜的接触角测试54
• 4.3.5 膜的机械性能测试54
• 4.3.6 膜的抗菌测试54
• 4.3.7 CA/ACPs-QPEI复合膜的重复利用性测试54-55
• 4.4 结果与讨论55-61
• 4.4.1 微粒在醋酸纤维素中分散性状态55
• 4.4.2 膜的照片55-56
• 4.4.3 SEM分析56
• 4.4.4 接触角分析56-57
• 4.4.5 CA/ACPs-QPEI复合膜膜的抗菌分析57-58
• 4.4.6 CA/ACPs-QPEI复合膜膜的抗细菌黏附分析58-59
• 4.4.7 CA/ACPs-QPEI复合膜膜的机械性能分析59-61
• 4.5 本章总结61-62
• 总结与展望62-64
• 1 实验内容与创新之处62
• 2 未来展望62-64
• 参考文献64-72
• 攻读学位期间已完成工作72-73
• 致谢73-74

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