衍生化壳聚糖海藻酸钠水凝胶的抗菌性探究

论文总字数：15006字

摘 要

以壳聚糖海藻酸钠等为代表的天然高分子水凝胶在生物医学领域可用于药物释放、创面敷料等，是近代成长较为快速的新型医用敷料。而目前来说，壳聚糖仅仅能够完全溶解于少数几种的弱酸溶液中，且抗菌性还不足以达到在医疗、食品上的广泛应用。本文将通过对壳聚糖进行结构的改变来增强壳聚糖的溶解性，也可以减弱分子的电负性，使分子抗菌能力得到提升，使得衍生化壳聚糖溶解性和抑菌能力得到提高。以壳聚糖海藻酸钠水凝胶为基础体系，通过三种不同的衍生化壳聚糖来制备水凝胶进行抗菌实验对照，探究得到三种较优性能的衍生化壳聚糖水凝胶，以增强抗菌水凝胶在医用敷料的应用。

关键词：衍生化壳聚糖；海藻酸钠；生物高分子；水凝胶；抗菌性能

Study on antibacterial activity of derived chitosan alginate sodium hydrogel

Abstract

Natural polymer hydrogels, represented by chitosan alginate sodium, can be used for drug release and wound dressings in the field of biomedicine, and are new medical dressings with relatively rapid growth in modern times. At present, chitosan can only be completely dissolved in a few weak acid solutions, and its antimicrobial properties are not enough to be widely used in medical treatment and food. In this paper, by changing the structure of chitosan, on the one hand, it can improve the water solubility of chitosan, on the other hand, it can also reduce its electronegativity, so as to improve its antimicrobial properties, so that the water solubility and antimicrobial properties of chitosan derivatives have been greatly improved. With chitosan sodium alginate hydrogel as the basic system, three different derivative chitosan hydrogels were prepared for antibacterial experiment control, and three kinds of derivative chitosan hydrogels with better performance were explored to enhance the application of antibacterial hydrogels in medical dressings.

Keywords: Derivated Chitosan, Sodium Alginate, Biopolymer, Hydrogels, Antibacterial Properties

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1水凝胶的概述 1

1.1.1 定义 1

1.1.2 应用 1

1.1.3水凝胶的制备方法 1

1.2壳聚糖—海藻酸钠水凝胶 1

1.2.1水凝胶的组成原料 1

1.2.2水凝胶的交联剂 2

1.3壳聚糖及其衍生化 2

1.3.1 壳聚糖衍生化的概述 2

1.3.2 壳聚糖羧甲基化 3

1.3.3壳聚糖羟丙基化 3

1.3.4壳聚糖季铵盐化 4

1.4水凝胶的抗菌性 4

1.4.1提高水凝胶抗菌性的方法 4

1.4.2测试抗菌性的方法 5

1.5 本课题的研究意义与主要内容 5

第二章 衍生化壳聚糖海藻酸钠水凝胶的制备与表征 6

2.1实验材料与仪器 6

2.1.1实验材料 6

2.1.2实验仪器 6

2.2衍生化壳聚糖的合成 7

2.2.1羧甲基壳聚糖的制备 7

2.2.2羟丙基壳聚糖的制备 7

2.2.3季铵盐壳聚糖的制备 8

2.3 衍生化壳聚糖海藻酸钠水凝胶的合成 8

2.3.1 3%海藻酸钠溶液的制备 8

2.3.2 3%衍生化壳聚糖溶液的制备 8

2.3.3京尼平溶液的配制 8

2.3.4衍生化壳聚糖海藻酸钠水凝胶的制备 8

2.4衍生化壳聚糖红外光谱测试 8

2.5衍生化壳聚糖海藻酸钠水凝胶的表征测试 9

2.5.1水凝胶微观网络结构表征（SEM） 9

2.5.2不同pH下水凝胶的溶胀性测试 9

2.5.3水凝胶的抗菌性能测试 9

2.6本章小结 9

第三章 实验结果与讨论 10

3.1衍生化壳聚糖红外光谱分析 10

3.2水凝胶的宏观形貌 10

3.3水凝胶的微观网络结构表征（SEM） 11

3.4不同pH环境下水凝胶的溶胀性测试 11

3.5 水凝胶的抗菌性探究 12

3.5.1原始菌液浓度测定 12

3.5.2体外抗菌性能测试 12

3.6 本章小结 13

第四章 总结与展望 14

4.1 全文总结 14

4.2 展望 14

致谢 15

参考文献 16

第一章 引 言

1.1水凝胶的概述

1.1.1 定义

水凝胶是由水溶性或亲水性高聚物通过物理或化学交联作用而成，微观上表现为贯穿型三维网络结构^[1]。亲水基团通过氢键等方式连结交联，其他基团通过静电作用等使水凝胶形成稳定的多重互穿网络结构，能保持一定的形态。

以高分子原料发生交联制得的凝胶，可分为天然水凝胶和合成水凝胶，天然水凝胶是由多糖类等生物高分子原料制得的水凝胶，其特点是有良好的生物相容性；合成水凝胶是由化工生产的化合物制得的水凝胶^[2]。水凝胶有丰富多样的种类，目前适用范围非常广泛。

1.1.2 应用

天然高分子如壳聚糖等材料制得的水凝胶有一定的抑制细菌、真菌的能力，可用于纸巾等生理卫生用品、香料载体等。部分合成水凝胶对金属离子具有吸附作用^[2]，可以用作除污和净水等方面。

1.1.3水凝胶的制备方法

水凝胶常用的一些制备方法有物理交联法、化学交联法以及酶交联法^[3]。

物理交联法是高分子结构通过物理作用产生的氢键交联、分子间疏水作用或者离子间相互作用以及使用各种环境触发因素（pH，温度，离子强度）能实现高分子聚合物链的物理交联，这种交联的方法不涉及化学反应^[3]，不会引入新的化学物质，该方法相对绿色环保，这是物理交联法的优点，但交联方式与化学交联相比较为复杂，难以控制。

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