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甲壳多糖具有良好的生物可降解性、生物相容性、生物无毒性,并且具备一定的广谱抗菌性能,是开发天然、安全抗菌剂的良好材料,而且甲壳多糖及其衍生物水凝胶在抗菌、药物载体等领域均有广泛应用。本文以胺乙基改性甲壳多糖,改善甲壳多糖的溶解性,提升甲壳多糖抗菌性能,并将其制备成凝胶,对制备的新型甲壳多糖衍生物及其凝胶的抗菌性能进行系统研究,并以雷尼替丁为模型药物研究了凝胶小球的载药释药性能,主要研究内容和结论如下:
(1)使用胺乙基接枝甲壳素,制备得到乙胺甲壳素(氨基含量1.5%~7.2%),使用FT-IR、1H NMR和XRD等进行表征,通过测定产品溶液透光率测试乙胺甲壳素溶解性能,并以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为测试菌种用扩散法研究氨基含量、浓度、溶剂和pH值等因素对其抗菌性能影响。FT-IR和1H NMR结果表明成功合成乙胺甲壳素,XRD结果显示甲壳素结晶度明显下降。溶解性能测试结果表明:pH<5时,乙胺甲壳素基本完全溶解;pH=5~8时,乙胺甲壳素溶解性能有所下降;当pH>8时,乙胺甲壳素溶解性能随氨基含量增加呈上升趋势。抗菌性能测试结果表明:乙胺基团的引入提高了甲壳素的氨基含量,使其抗菌性能得到提升;溶解于甲酸的乙胺甲壳素具备较优抗菌性能,其次为乙酸、苹果酸、琥珀酸,乳酸最弱;乙胺甲壳素抗菌活性随浓度升高,呈现先上升后下降的趋势;而乙胺甲壳素的抗菌活性随pH值的升高而降低。
(2)以乙胺甲壳素为原料,使用戊二醛为交联剂,制备得到乙胺甲壳素水凝胶,使用FT-IR、SEM进行表征,对其在不同pH环境中的平衡溶胀行为进行测定,并以金黄色葡萄球菌为测试菌种用浊度法测试凝胶抗菌性能。SEM图片显示凝胶内部形成多孔性三维网状结构。溶胀结果显示:凝胶在pH1.0溶液中的平衡溶胀率大于在pH7.4溶液中的平衡溶胀率;氨基含量为5.6%的凝胶平衡溶胀率高于其它氨基含量的;凝胶平衡溶胀率随交联剂浓度增加而下降;不同乙胺甲壳素浓度的凝胶平衡溶胀率随浓度升高而增大。抗菌测试结果表明:乙胺甲壳素水凝胶的抑菌效率随细菌培养时间推移而降低;当氨基含量增加时,凝胶抑菌效率得到提高,而随交联剂浓度增加而降低。
(3)使用胺乙基接枝羧甲基壳聚糖,合成了乙胺羧甲基壳聚糖,使用FT-IR、1H NMR进行表征;以乙胺羧甲基壳聚糖为原料,使用Fe3+为交联剂,得到乙胺羧甲基壳聚糖凝胶小球,使用FT-IR、SEM进行表征,测定了小球在不同pH环境中的平衡溶胀行为,并以盐酸雷尼替丁为模型药物研究了其载药释药性能。SEM图片显示小球内部具有多孔性三维网状结构。溶胀结果表明:小球在pH1.0溶液中的溶胀率大于在pH7.4溶液中的溶胀率,且随氨基含量增加而增大,随乙胺羧甲基壳聚糖浓度升高而增大,而随交联时间延长而下降。释药性能测试结果显示:小球在pH1.0盐酸溶液中有较好的释药率;乙胺羧甲基壳聚糖氨基含量的提高,会使载药凝胶小球释药性能提升;载药小球释药率随乙胺羧甲基壳聚糖浓度增加而升高;而随小球交联时间延长而降低。