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《江南大学》 2017年
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基于聚羟基丁酸酯抗菌膜的制备及性能研究

范晓燕  
【摘要】:细菌感染已成为生物材料领域一个十分严峻的问题。本文围绕制备具有高效抗菌性能的生物材料及探讨抗菌材料性能这一研究目的,选用生物可降解聚羟基丁酸酯(PHB)为基材,设计和合成了一系列抗菌剂化合物,以物理共混方式或接枝共聚方式将其应用于PHB的抗菌改性,制备出高效抗菌生物材料。第一部分:合成了三种季铵盐抗菌剂,将其与PHB共混后使用传统铸溶法和静电纺丝技术制备出抗菌膜。用1H NMR、FTIR对季铵盐化学结构进行表征。通过力学性能、抗菌性能等测试对两种制膜工艺得到的抗菌膜进行比较,并考察抗菌膜细胞相容性。第二部分:针对抗菌材料的安全性问题和杀菌效率、可重复性,合成了一种新型含有季铵基团的卤胺高分子化合物PHQS,将其添加入PHB,采用静电纺丝制得抗菌纳米纤维膜。用NMR、FTIR、GPC等对PHQS及合成中间产物化学结构进行表征;对抗菌纳米纤维膜进行SEM、TG表征,力学性能、耐紫外稳定性、储存稳定性、抗菌性能及细胞相容性测试分析。第三部分:针对抗菌材料韧性较差,引入另一生物可降解材料聚已二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)。结合抗菌剂存在渗透、聚集、分布不均等潜在可能,以及材料未能杀死全部细菌等问题,合成了卤胺/季铵烯烃类单体HQS,利用电子束辐射技术将抗菌剂单体接枝共聚到PHB/PBAT纳米纤维膜上,制备出抗菌纳米纤维膜。用1H NMR、FTIR对抗菌剂单体及合成中间产物化学结构进行表征;对得到的抗菌材料进行SEM、XPS、TG表征,力学性能、耐紫外稳定性、储存稳定性、抗菌性能及细胞相容性测试分析。结果表明,静电纺抗菌纤维膜较传统铸溶法膜表现出更加优异的抗菌性能和韧性。氯化后的PHB/PHQS抗菌纳米纤维膜能够在接触30 min内杀死2.92 log的金黄色葡萄球菌和1.00 log的大肠杆菌O157:H7。电子束辐射技术实现了抗菌剂单体HQS以共价键的形式结合到化学惰性PHB/PBAT纳米纤维膜上。氯化后的PHB/PBAT-HQS抗菌纳米纤维膜可在5 min接触内将6 log的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌O157:H7全部杀死,显示出优异的抗菌效果。PHQS和HQS改性的抗菌生物材料均具有较好的耐紫外和储存稳定性、可重复使用性能和良好的生物相容性,有望应用于生物医学、食品包装等领域。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ340.64

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