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壳聚糖由于其结构上具有羟基和氨基活性基团,能进行形式多样的化学改性,通过特定的反应条件和方法,可以得到各种不同的壳聚糖衍生物。壳聚糖衍生物以其独特的生物相容性、生物降解性、无毒性和生物活性等优异性能在各领域具有广泛的应用前景。而在众多壳聚糖衍生物中,壳聚糖水杨醛希夫碱因其取代基团的灵活多变及希夫碱C=N基团本身的特性,可以和周期表中大多数金属形成稳定性不同的配合物。这些配合物可以广泛应用于分子催化、生物活性、药物分子设计以及功能材料等方面的研究,具有重要的化学和生物学意义。
本论文分别以壳聚糖水杨醛希夫碱(S-CTS)和水溶性壳聚糖水杨醛希夫碱(S-WCTS)为配体合成了两个系列的配合物。系列Ⅰ:S-CTS-Cu、S-CTS-Mn、S-CTS-Zn、S-CTS-Co;系列Ⅱ:S-WCTS-Cu、S-WCTS-Mn、S-WCTS-Zn、S-WCTS-Co。并通过红外光谱、紫外-可见光谱、荧光光谱、热重分析及高效液相色谱等方法对这些配合物进行了结构表征。红外光谱表征结果表明:壳聚糖/水溶性壳聚糖希夫碱酚亚胺C=N键中的N原子和酚羟基C-O键上的O原子同时参与了与金属离子的配位。通过紫外可见光谱和分子荧光光谱进一步佐证了壳聚糖/水溶性壳聚糖希夫碱酚亚胺C=N键中的N原子参与了与金属离子的配位。希夫碱配体(S-CTS/S-WCTS)以二齿配体形式多结点与各中心金属离子配位。热重分析结果表明:壳聚糖水杨醛希夫碱配合物的热稳定性顺序为:锰配合物＞锌配合物＞铜配合物＞钴配合物;水溶性壳聚糖水杨醛希夫碱配合物的热稳定性顺序为:锰配合物＞锌配合物＞钴配合物＞铜配合物。
测定了配合物的抗菌活性,结果表明:配体壳聚糖水杨醛希夫碱(S-CTS)和水溶性壳聚糖水杨醛希夫碱(S-WCTS)与Cu2+、Co2+、Mn2+和Zn2+等金属离子形成配合物后,对四种细菌(大肠杆菌,金黄色葡萄球菌,沙门氏菌,枯草杆菌)均能产生抗菌活性,配合物的抗菌活性大小如下:对大肠杆菌,S-CTS-Co＞S-CTS-Cu≈S-WCTS-Co≈S-WCTS-Mn＞S-WCTS-Zn＞S-CTS-Mn≈S-WCTS-Cu＞S-CTS-Zn;对枯草杆菌,S-CTS-Zn＞S-CTS-Co＞S-WCTS-Mn＞S-WCTS-Zn＞S-WCTS-Co＞S-WCTS-Cu＞S-CTS-Mn＞S-CTS-Cu;对沙门氏菌,S-CTS-Cu≈S-WCTS-Co＞S-CTS-Co＞S-CTS-Zn≈S-WCTS-Cu≈S-WCTS-Zn＞S-WCTS-Mn＞S-CTS-Mn;对金黄色葡萄球菌,S-CTS-Co≈S-WCTSCu＞S-CTS-Mn≈S-WCTS-Co＞S-WCTS-Mn＞S-CTS-Zn≈S-WCTS-Zn＞-S-CTS-Cu。金属配合物抗菌活性相对配体均得到了明显提高,这可能与金属配合物在生物体内容易与氧结合,影响蛋白质、氨基酸、辅酶及脂蛋白的合成,使蛋白质或酶变性有关,从而对细菌起到了一定的抑制作用。
在模拟盐胁迫条件下,研究了配合物对玉米种子和盐胁迫下玉米幼苗某些生理生化特征的影响,试验结果表明:经配合物处理的玉米种子和玉米幼苗其发芽率、发芽指数及耐盐指数明显提高。在盐胁迫下,经配合物处理后的玉米幼苗叶片中脯氨酸含量增加放慢,叶绿素荧光参数PSⅡ原初光能转换效率降低放缓,蛋白质含量下降速度减小,可溶性糖含量提高变慢,SOD酶活性增加幅度变大。说明配合物可以提高玉米幼苗的耐盐性,为作物的抗盐栽培提供了一定的理论和实践依据,为缓解农业生产中综合逆境因子的伤害提供了一种新的思路。