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魔芋葡甘聚糖/壳聚糖新型天然烫伤敷料的研究

作　者: 叶晓
导　师: 谢笔钧；李斌
学　校: 华中农业大学
专　业: 食品科学
关键词: 魔芋葡甘聚糖 壳聚搪 共混膜 电离辐射 生物相容性 医用敷料
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


生物医用高分子材料在功能高分子材料领域占有十分重要的地位。壳聚糖（Chitosan，CHI）因其特殊的功能和良好的生物相容性，在医用材料中得到广泛的应用。本文利用我国西部资源丰富且具有良好柔顺性的魔芋葡甘聚糖（KonjacGlucomannan，KGM）与壳聚糖共混改性，制备KGM／CHI共混烧伤敷料，并利用现代高分子的研究方法和手段探讨了共混膜及其通过电离辐射改性后产物的结构和性能，同时初步评价了材料的抑菌性能和安全性，为作为可降解可吸收生物医用膜材料的应用提供前期实验基础与依据。主要研究结果如下：1在研究KGM和CHI相容性的基础上，采用FT-IR、SEM、XRD、DSC等分析技术，对共混膜的结构和微观形貌进行了分析。FT-IR分析表明，随着KGM含量的增加，分子间缔合O-H吸收峰(3440cm-1左右)向低波数移动，并且峰宽变宽，形成不同强度的分子间氢键。其中KC2（KGM／CHI=8／2）向低波数移至最低值3430cm-1，吸收峰宽度同时最大为740cm-1，说明KGM和CHI分子间发生了氢键相互作用，且以KC2中分子间氢键相互作用最强。共混膜的断面SEM图片中，KC2的表面最致密、孔隙最小，截面最均匀，而其它比例的膜则比较粗糙，并出现分层现象。XRD分析可见，随着KGM含量的增加，结晶度呈增大的趋势，以KC2的结晶度最大。DSC分析可知随着共混膜中KGM含量的增加，KGM和CHI的分解温度呈靠近的趋势，当KGM／CHI=8／2时KGM和CHI的分解温度最为靠近。上述结果同样说明，在共混膜中，KGM和CHI相容主要是分子间氢键相互作用的结果，当二者质量分数比KGM／CHI=8／2时，相容性最好，此时表观上共混膜的物理机械性能也显著提高，表明KGM添加具有提高膜材料强度的实际意义，其中以KC2的性能最佳。2在60Co辐照剂量为0-80KGy的范围内，探讨了电离辐射对共混膜结构和性能的影响，并着重研究了KC2材料的性能。KGM的力学性能受电离辐射的影响较小，而CHI则因电离辐射力学性能急剧下降，KGM／CHI共混膜经电离辐射后，共混膜的拉伸强度及断裂伸长率在辐射强度10KGy或25KGy达到最大值，但随着辐射剂量的增大，拉伸强度又会降低，其中KC2经10KGy电离辐射后，拉伸强度提高了40％。从红外光谱分析中未发现原有基团的消失和主要基团的变化，辐照前后二者的红外光谱图几乎一致。SEM、XRD分析表明电离辐射后壳聚糖降解并产生新的微晶区：随着共混膜中KGM含量的增加，电离辐射对共混膜结构的影响不断减小，提示KGM的加入可显著缓解CHI膜电离辐射造成的品质劣变，其中以KC2经25KGy60Co辐照后的性能最佳，而且经辐照改性又可达到灭菌的效果。3选取烧烫伤感染菌群中主要的致病菌——大肠杆菌（E．coli）、金黄色葡萄球菌（St．aereus）、绿脓杆菌（P．aeruginosa）为目标菌，对魔芋葡甘聚糖／壳聚糖共混膜的抗菌性能进行了测试。共混膜对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌和大肠杆菌均具有显著的抑制作用，KGM添加量较低时，抑制作用较强。电离辐射对共混膜抑制金黄色葡萄球菌的性能无显著影响，但能够显著提高共混膜对绿脓杆菌和大肠杆菌的抑制作用。4参照国家标准（GB／T16886.1-2001）对KC2-25的安全性进行了评价，MTT试验结果显示KC2-25作为医用敷料无细胞毒性，全身急性毒性试验结果显示KC2-25安全无毒，皮肤刺激试验及致敏试验表明其对皮肤无刺激、无致敏作用。提示KC2-25共混膜可作为一种安全性较高的生物降解医用敷料。5性能测试和结构分析表明，共混膜KC2-25中，KGM与CHI共混时分子间强烈的氢键相互作用和良好的相容性，使得成膜后膜的机械强度较壳聚糖纯膜显著提高；经适量的电离辐射处理后，相对于纯壳聚糖膜，进一步增加了机械强度，并明显改善了对绿脓杆菌和大肠杆菌的抑制效果；经安全性评价该膜安全无毒，且成本更低，可望作为一种潜在的生物降解医用敷料和抑菌材料。

全文目录


摘要  7-9
Abstract  9-12
第一章 前言  12-22
  1 壳聚糖及其衍生物在生物医用材料领域的应用研究进展  12-15
    1.1 缓释材料  13-14
    1.2 外科手术可吸收缝合线  14
    1.3 医用敷料和人工皮肤  14-15
    1.4 组织修复材料  15
  2 魔芋葡甘聚糖及其衍生物在生物医用材料领域应用研究进展  15-18
    2.1 缓释材料  16
    2.2 医用敷料  16-17
    2.3 人工水晶体  17
    2.4 血液相容材料  17
    2.5 血液灌流吸附材料  17-18
  3 天然高分子复合生物医用材料  18-20
    3.1 天然-天然高分子复合材料  18-19
    3.2 天然高分子-无机复合材料  19-20
  4 本课题研究目的、意义  20-22
第二章 魔芋葡甘聚糖／壳聚糖共混膜的制备和结构表征  22-36
  1 引言  22
  2 材料与方法  22-26
    2.1 实验材料  22-23
      2.1.1 实验材料  22-23
      2.1.2 主要仪器  23
    2.2 实验方法  23-26
      2.2.1 KGM／CHI共混膜的制备  23-24
        2.2.1.1 KGM粘均分子质量的测定  23-24
        2.2.1.2 CHI脱乙酰度的测定  24
        2.2.1.3 KGM溶胶的配制  24
        2.2.1.4 CHI溶胶的配制  24
        2.2.1.5 KGM／CHI共混膜的制备  24
      2.2.2 KGM／CHI共混膜的性能检测  24-25
        2.2.2.1 拉伸强度和断裂伸长率  24-25
        2.2.2.2 吸湿增重  25
        2.2.2.3 透明度  25
      2.2.3 相容性结构表征  25-26
        2.2.3.1 傅立叶红外光谱(FT-IR)分析  25
        2.2.3.2 扫描电镜(SEM)分析  25
        2.2.3.3 X-射线衍射(XRD)分析  25-26
        2.2.3.4 差示扫描量热(DSC)分析  26
  3 结果与分析  26-34
    3.1 KGM的粘均分子量(Mw)  26
    3.2 CHI的脱乙酰度  26-27
    3.3 相容性结构表征  27-31
      3.3.1 傅立叶红外光谱(FT-IR)分析  27-28
      3.3.2 扫描电镜(SEM)分析  28-29
      3.3.3 X射线衍射(XRD)分析  29-30
      3.3.4 差示扫描量热(DSC)分析  30-31
    3.4 KGM／CHI共混膜性能  31-34
      3.4.1 拉伸强度和断裂伸长率  31-33
      3.4.2 吸湿增重  33
      3.4.3 透明度  33-34
  4 讨论  34-36
第三章 电离辐射对魔芋葡甘聚糖／壳聚糖共混膜结构和性能的影响  36-51
  1 引言  36-37
  2 材料与方法  37-39
    2.1 实验材料  37
      2.1.1 实验材料  37
      2.1.2 主要仪器  37
    2.2 实验方法  37-39
      2.2.1 KGM／CS共混膜的性能检测  37-38
        2.2.1.1 拉伸强度和断裂伸长率  37-38
        2.2.1.2 透明度  38
      2.2.2 结构表征  38-39
        2.2.2.1 傅立叶红外光谱(FT-IR)分析  38
        2.2.2.2 扫描电镜(SEM)分析  38
        2.2.2.3 X-射线衍射(XRD)分析  38-39
  3 结果与分析  39-49
    3.1 电离辐射对魔芋葡甘聚糖／壳聚糖共混膜性能的影响  39-41
      3.1.1 拉伸强度和断裂伸长率  39-41
      3.1.2 透明度  41
    3.2 电离辐射对魔芋葡甘聚糖／壳聚糖共混膜性能的影响  41-49
      3.2.1 傅立叶红外光谱(FT-IR)分析  41-46
      3.2.2 扫描电镜(SEM)分析  46-47
      3.2.3 X射线衍射(XRD)分析  47-49
  4 讨论  49-51
第四章 魔芋葡甘聚糖／壳聚糖共混膜及其辐射改性产物的抑菌作用  51-66
  1 引言  51-52
  2 材料与方法  52-53
    2.1 实验材料  52
      2.1.1 实验材料  52
      2.1.2 主要仪器  52
    2.2 实验方法  52-53
      2.2.1 魔芋葡甘聚糖／壳聚糖共混膜的辐照处理  52
      2.2.2 普通肉汤培养基的配制  52-53
      2.2.3 菌种母液的培养  53
      2.2.4 KGM／CHI共混膜及其辐照改性产物的抑菌作用  53
        2.2.4.1 KGM／CHI共混膜及其辐照改性产物对金黄色葡萄球菌的抑菌作用  53
        2.2.4.2 KGM／CHI共混膜及其辐照改性产物对绿脓杆菌的抑菌作用  53
        2.2.4.3 KGM／CHI共混膜及其辐照改性产物对大肠杆菌的抑菌作用  53
  3 结果与分析  53-64
    3.1 KGM／CHI共混膜及其辐照改性产物对金黄色葡萄球菌的抑菌作用  53-56
    3.2 KGM／CHI共混膜及其辐照改性产物对绿脓杆菌的抑菌作用  56-59
    3.3 KGM／CHI共混膜及其辐照改性产物对大肠杆菌的抑菌作用  59-63
    3.4 不同辐射剂量下CHI、KC2膜的抑菌作用  63-64
  4 讨论  64-66
第五章 初步生物学评价  66-82
  1 引言  66-67
  2 材料与方法  67-76
    2.1 材料  67-68
      2.1.2 实验材料  67-68
      2.1.2 主要仪器  68
    2.2 实验方法  68-76
      2.2.1 细胞毒性试验研究  68-69
      2.2.2 L929细胞形态学观察  69
      2.2.3 急性全身毒性试验研究  69-70
      2.2.4 皮肤刺激试验研究  70-73
      2.2.5 致敏试验  73-76
  3 结果与分析  76-80
    3.1 细胞毒性试验  76-78
    3.2 L929细胞形态学观察  78-79
    3.3 急性全身性毒性试验  79
    3.4 皮肤刺激试验  79-80
    3.5 致敏试验  80
  4 讨论  80-82
第六章 结论与展望  82-84
参考文献  84-92
致谢  92-93
附录  93

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中图分类: > 医药、卫生 > 基础医学 > 医用一般科学 > 生物医学工程 > 一般性问题 > 生物材料学
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