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壳聚糖微/纳米分散体系的抑菌性研究

任丽宏  
【摘要】:壳聚糖(chitosan,CS),是一种天然阳离子多糖,是甲壳素脱乙酰化的产物。其基本组成单位是2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖,氨基的存在赋予了壳聚糖许多独特的理化性质,如抑菌活性、生物相容性,生物可降解性,金属螯合性等。研究表明,壳聚糖不仅具有天然抗菌性能而且抗菌谱广,可抑制多种细菌和真菌的生长。目前关于壳聚糖抑菌性研究的报道有很多,但大都是对壳聚糖液相体系的抑菌性进行研究,而对壳聚糖固相体系抑菌性的研究较少。本文构建了壳聚糖微/纳米固相分散体系,从不同的角度对壳聚糖抑菌作用的影响因素进行了研究。 用乳化交联法制备得到三种不同粒径范围的壳聚糖微米球,其体积平均粒径分别为429.4μm,134.4μm和68.3μm。在光学显微镜和扫描电镜下观察,所制备的壳聚糖微米球表面光滑,形态圆整,粒径均一,在水溶液中分散性良好。在灭菌方式上,选择紫外灭菌的方式。壳聚糖微米球在经过高压灭菌后,虽然很少发生形态上的改变,但是容易聚集,粒径越小聚集现象越严重,并且振荡后微米球在溶液中也不能很好的分散开,故在后续试验中采用了紫外灭菌的方式。 用离子凝胶法制备得到了壳聚糖纳米球,比较了壳聚糖溶液的浓度,壳聚糖与TPP的质量比,超声时间以及搅拌速度等因素对壳聚糖纳米球粒径的影响,并通过控制这几种因素,得到了三种粒径范围的壳聚糖纳米球,其平均粒径分别为541.28nm,237.74nm和94.02nm。通过扫描电镜和透射电镜观察发现,所制备的壳聚糖纳米球球形较好,粒径分布较为均一,在溶液中的分散性良好。 壳聚糖微米球对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长均有很强的抑制作用,并且抑菌性随壳聚糖微米球浓度的增加而增强,随粒径的减小而增强。对不同的菌种,壳聚糖微米球的抑菌性也不同,革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)对壳聚糖微米球的抑制作用表现的更为敏感。扫描电镜观察可以直观清晰的看到细菌细胞由完整到破碎等一系列形态的变化过程,显示壳聚糖微球可通过表面与细菌接触,发生相互作用,进而产生抑菌性。 壳聚糖纳米球对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长也同样具有很强的抑制作用,其抑菌性也是随着浓度的升高而增强。对大肠杆菌来说,壳聚糖纳米球的抑菌性随其粒径的减小而有所增强,但是对金黄色葡萄球菌而言,壳聚糖纳米球粒径的大小对其抑菌性的影响并不大,这可能与菌种的结构不同有关。通过比较不同浓度的壳聚糖纳米球对大肠杆菌细胞膜蛋白上的Phe荧光光谱图的影响,根据Stern-Volmer方程,得知壳聚糖纳米球对大肠杆菌细胞膜蛋白上Phe荧光的猝灭方式是静态猝灭,壳聚糖纳米球会与膜蛋白结合,改变膜蛋白的结构,进而影响其生理活动。另外,通过比较壳聚糖和壳聚糖纳米球对细菌细胞膜通透性的影响实验发现,不管是对于大肠杆菌还是金黄色葡萄球菌,壳聚糖纳米球对细菌细胞膜通透性的影响都要高于壳聚糖,壳聚糖纳米球更容易增大细菌细胞膜的通透性而导致细菌死亡。 根据上述研究结果可以证实,壳聚糖微/纳米分散体系具有很好的抑菌性,并且具有壳聚糖所不具有的一些优势,具有潜在的实际应用价值。


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