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壳聚糖/天然胶乳复合抗菌材料的研究

作　者: 侯莹
导　师: 许并社；魏丽乔
学　校: 太原理工大学
专　业: 材料学
关键词: 天然胶乳壳聚糖共混改性抗菌相容性
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 70次
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内容摘要

随着科学技术的发展,与人类健康休戚相关的医用生物材料成为目前研究的热点。天然胶乳凭借其良好的生物相容性以及加工操作性能,在医用介入导管方面得到广泛的应用。但目前医用胶乳材料抗菌性能不足,易引发感染,从而增加了患者的痛苦与负担。因此,对天然胶乳有目的地进行抗菌改性,可以扩大其在生物医药领域的应用。壳聚糖是自然界唯一大量存在的天然碱性多糖,是目前研究最多的天然抗菌剂之一。它具有良好的生物相容性、可生物降解性及无毒副作用等特性,但是由于其溶解性差,限制了它在很多领域的应用。本文采用两种方法对壳聚糖进行水溶性改性,提高其溶解性能,一种是以壳聚糖（CTS）为原料,过氧化氢为氧化剂,通过氧化降解法制备低分子量壳聚糖,并对其进行纳米化处理;另一种是使用壳聚糖作为原料,异丙醇为介质,通过氯乙酸修饰,在碱性环境中制备O-羧甲基壳聚糖。分别探讨了反应过程中不同因素对反应结果的影响;使用红外光谱（IR）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）分析观察了两种产物的微观形貌和结构变化;并采用吸光度法检测分析了两种产物对大肠杆菌的抗菌能力。结果表明:1、低分子量壳聚糖制备过程中m（H₂O₂）:m（CTS）=3:10、5gH₂O₂在4h内滴加完毕为宜,反应的最佳温度为60℃,最佳反应时间为5h;制备的低分子量壳聚糖环结构保持完整,氧化断键发生在β-（1,4）-糖苷键上;形貌为分散的、均匀的球状或类球状小颗粒,平均粒径为0.5μm左右;纳米化后平均粒径为20nm左右;降解后结晶度明显下降,水溶性提高;对大肠杆菌的抑菌率为94.1%,具有持续、良好的抗菌抑菌效果。2、O-羧甲基壳聚糖制备反应的最佳温度为30℃;在滴加氯乙酸的过程中,搅拌速度为200²30r/min,滴加停止时,80¹00r/min的搅拌速度为最佳;产物结构疏松分散,大部分呈颗粒状;结晶度有一定的下降,水溶性得到改善;对大肠杆菌的抑菌率为91.3%,具有持续、较好的抗菌抑菌效果。本文使用以上制备的两种改性壳聚糖作为抗菌剂,采用物理共混法使其与天然胶乳均匀混合,分别得到低分子量壳聚糖抗菌胶乳和O-羧甲基壳聚糖抗菌胶乳。探讨了反应过程中pH值、搅拌速度、温度对结果的影响;使用红外光谱（IR）、扫描电镜（SEM）等测试手段对共混改性前后天然胶乳的结构和形貌进行了观察、对比分析;通过抑菌环抗菌性能测试,研究了抗菌乳胶对大肠杆菌的抗菌抑菌能力。结果表明:最佳的反应条件为:pH值8.0⁹.0,搅拌速度200²80r/min,温度18℃²5℃;胶乳与低分子量壳聚糖混合后结合紧密,两者之间的结合界面没有明显的变化,与O-羧甲基壳聚糖混合后有细小的裂纹产生;抑菌环检测显示,低分子量壳聚糖抗菌胶乳形成抑菌环的直径为13.5 mm,O-羧甲基壳聚糖抗菌胶乳形成的抑菌环直径为12.5 mm,远远大于抗菌性能认定标准;对性能更好的低分子量壳聚糖抗菌胶乳进行动物体内相容性实验,结果表明其在动物体内相容性良好,无细胞毒性。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章文献综述  11-42
  1.1 抗菌剂  11-15
    1.1.1 有机抗菌剂  11-13
    1.1.2 无机抗菌剂  13-14
    1.1.3 天然抗菌剂  14-15
  1.2 天然抗菌剂—壳聚糖  15-22
    1.2.1 壳聚糖的结构及其特性  16
    1.2.2 壳聚糖的抗菌机理  16-18
    1.2.3 壳聚糖的应用  18-22
  1.3 壳聚糖的改性  22-25
    1.3.1 低分子量壳聚糖（低聚壳聚糖）  22-24
    1.3.2 羧基化反应  24
    1.3.3 酰化反应  24
    1.3.4 烷基化反应  24-25
    1.3.5 羟基化反应  25
    1.3.6 Schiff 碱反应  25
    1.3.7 接枝共聚反应  25
  1.4 天然胶乳  25-28
    1.4.1 天然胶乳的结构及性能  26-27
    1.4.2 天然胶乳的应用  27-28
  1.5 天然胶乳的改性  28-32
    1.5.1 化学改性  28-30
    1.5.2 物理共混改性  30-32
  1.6 课题研究的目的、内容及意义  32-34
  参考文献  34-42
第二章低分子量壳聚糖抗菌剂  42-57
  前言  42-43
  2.1 实验试剂及仪器  43-44
    2.1.1 原料及试剂  43
    2.1.2 实验仪器  43-44
  2.2 实验方法  44
    2.2.1 实验步骤及流程  44
    2.2.2 表征方法  44
  2.3 结果与讨论  44-54
    2.3.1 制备工艺的讨论  44-46
    2.3.2 低分子量壳聚糖的结构分析  46-47
    2.3.3 低分子量壳聚糖的形貌分析  47-49
    2.3.4 低分子量壳聚糖的结晶度分析  49-50
    2.3.5 低分子量壳聚糖的分子量  50-52
    2.3.6 抗菌性能测试  52-54
  2.4 小结  54-56
  参考文献  56-57
第三章 O-羧甲基壳聚糖抗菌剂  57-69
  前言  57-58
  3.1 实验试剂及仪器  58-59
    3.1.1 原料及试剂  58
    3.1.2 实验仪器  58-59
  3.2 实验方法  59
    3.2.1 实验步骤及流程  59
    3.2.2 表征方法  59
  3.3 结果与讨论  59-65
    3.3.1 制备工艺的讨论  59-60
    3.3.2 O-羧甲基壳聚糖的结构分析  60-61
    3.3.3 O-羧甲基壳聚糖的形貌分析  61-62
    3.3.4 O-羧甲基壳聚糖的结晶度分析  62-63
    3.3.5 抗菌性能测试  63-65
  3.4 小结  65-67
  参考文献  67-69
第四章抗菌胶乳的制备及其性能研究与应用  69-84
  前言  69-70
  4.1 实验试剂及仪器  70-71
    4.1.1 原料及试剂  70
    4.1.2 实验仪器  70-71
  4.2 实验方法  71
    4.2.1 低分子量壳聚糖/天然胶乳的制备  71
    4.2.2 羧甲基壳聚糖/天然胶乳的制备  71
    4.2.3 表征方法  71
  4.3 结果与讨论  71-78
    4.3.1 共混工艺的讨论  71-73
    4.3.2 共混改性前后天然胶乳的结构分析  73-74
    4.3.3 共混改性前后胶乳的形貌分析  74-76
    4.3.4 抗菌性能测试  76-78
  4.4 抗菌胶乳的应用初探  78-82
    4.4.1 低分子量壳聚糖\天然胶乳与羧甲基壳聚糖\天然胶乳的对比选择  78
    4.4.2 低分子量壳聚糖\天然胶乳在动物体内的相容性  78-82
  4.5 小结  82-83
  参考文献  83-84
第五章结论  84-86
第六章创新点与展望  86-87
  6.1 创新点  86
  6.2 展望  86-87
致谢  87-88
硕士期间发表的论文  88

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