载银壳聚糖/海藻酸复合抗菌材料的制备与性能研究

来源 :天津商业大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:dianzi511
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本论文通过正交实验设计对乳化交联法制备壳聚糖微球(CSM)的工艺条件进行优化,通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)等检测手段考察了壳聚糖浓度、壳聚糖分子量、油水体积比(O:W)和戊二醛(GD)等用量对CSM的形貌与粒径分布的影响,以确定优化方案,然后在此基础上负载硝酸银并用硼氢化钠还原,制备载纳米银的壳聚糖微球(AgCSM),再次通过以上检测手段和X射线衍射(XRD)、原子力扫描电镜(AFM)等检测手段对微球形貌和结构特性进行表征,同时制备不加还原剂硼氢化钠的载银微球(AgNO3CSM);并采用烧瓶震荡法、抑菌圈实验和菌落计数法对以上三种微球的抗菌性能进行了系统对比研究,最后采用MTT比色法比较了各微球的细胞毒性,主要得到如下结论:制备CSM的最佳工艺条件为:壳聚糖分子量为98000,其醋酸溶液的质量浓度为0.75%,油水比为5,戊二醛用量为3mL,转速1500r·min-1,水浴温度为40℃,反应时间1.5h。其中壳聚糖浓度、壳聚糖分子量、O:W和GD用量对微球形态有影响;微球大小主要受GD用量、转速和O:W的影响。通过探索比较壳聚糖浓度、硝酸银投入量、硼氢化钠用量对微球载银量和包封率的影响,得出制备AgCSM的最佳条件为:分子量为98000、壳聚糖的质量浓度为1.25%,AgNO3浓度为0.75mol/L,AgNO3与NaBH4的摩尔比为1:5,此时所得AgCSM的载药量186mg/g,包封率为66.7%。FTIR光谱图显示交联所得微球中出现酰胺键的吸收峰,说明壳聚糖分子链上的氨基与醛基发生了Schiff碱反应,AgNO3CSM和AgCSM的部分红外吸收峰发生蓝移,说明Ag+或Ag与CS间存在一定作用力;XRD谱图表明AgCSM中的纳米银呈面心立方晶型,通过Scherrer公式计算可知纳米银粒子的粒径在10nm左右。壳聚糖微球对纳米银有明显的缓释效果,通过和目前常用的释药模型拟合比较得知,AgNO3CSM缓释微球体外释药过程基本符合一级动力学模型,而AgCSM缓释微球的体外释药曲线遵从Ritger-Peppas模型。抗菌性能试验均表明银的加入大大提高了壳聚糖微球的抗菌性能,由细胞毒性试验结果可知:当AgCSM微球浓度达到理想杀菌效果时,对小鼠上皮细胞(L929)几乎无毒性,而同浓度AgNO3CSM的细胞毒性随浸提时间的增长而增加,说明壳聚糖微球对纳米银有很好的缓释作用,大大提高了载银壳聚糖微球的生物安全性。用CaCl2交联海藻酸钠制备出负载银的抗菌薄膜,当海藻酸钠的质量浓度为3.5%、AgCSM与海藻酸钠的质量比为1:10、甘油的体积分数为3.5%、CaCl2的质量浓度为3%时,制备的抗菌薄膜性能最好,并且薄膜对三种常见菌的抗菌率均在99.9%以上。
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