论文开题：壳聚糖抗菌材料的性能测试

开题报告

1、题目：
壳聚糖抗菌材料的性能测试
2、课题目的及意义：
壳聚糖以其独特的结构，对许多真菌具有抑制作用，自1979 年Allan 首次发现壳聚糖具有广谱抗菌性以后，学术界对壳聚糖的抗菌作用进行了广泛的研究，并且已推广到日常生活的应用中。郭占勇[1]合成了一系列壳聚糖衍生物：羧甲基壳聚糖希夫碱、N-取代羧甲基壳聚糖、脲取代羧甲基壳聚糖、壳聚糖季铵盐以及羧甲基壳聚糖季铵盐（HACC），通过抗菌性能实验发现，季铵化壳聚糖分子中带正电性的季铵基团能够明显地促进壳聚糖分子和菌体细胞壁负离子间的相互结合，致使菌体死亡。HACC 是这些衍生物中抑菌活性最好的，并且其抑菌活性随着正电荷的增加而增强，这表明壳聚糖季铵盐中正电荷在抑菌活性中的作用是异常显著的。贾之慎等【2】、Sun 等【3】和李世迁等【4】在其所合成的壳聚糖季铵盐的抗菌性能实验中也有类似的结果。赵希荣等【5】在对O-季铵盐-N-壳聚糖肉桂醛希夫碱的抗菌活性研究中也发现，具有电子接受中心和电子给予中心组成的体系可显著提高季铵化壳聚糖的抗菌活性。
李治等[7]发现O-羧甲基壳聚糖表现出一定的抗菌活性，且其抗菌活性随着羧甲基化度的升高而呈现先升后降得规律。当羧甲基度小于0.6-0.8时，抗菌活性均大于壳聚糖。当羧甲基化度在0.3-0.6范围内，O-
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的出现和极化【16】。在植物抗病性方面，壳聚糖有双重功效，一是壳聚糖对植物病原菌的直接抑杀作用，二是壳聚糖可以诱导寄主组织的抵御机制，如壳聚糖诱导植物产生抗性酶几丁质酶，在植物组织中，这种酶可以降解真菌的细胞壁【17】；诱导碗豆英中抗真菌的植物防御素pisatin的聚积【18，1 9】
虽然两种机制并存，但对于不同Mw的壳聚糖，其机制可能各有侧重，大Mw的壳聚糖侧重于前者，而小Mw的壳聚糖则侧重于后者。
4.课题的提出
壳聚糖虽然具有一定的杀菌抑菌活性，但活性较弱，可通过有机合成或半合成的方法增强壳聚糖的杀菌活性；或把具有杀菌活性的基团接入壳聚糖，使壳聚糖的杀菌活性与所接入的杀菌基团相互增效，这样得到改性的壳聚糖水溶性聚合物能够起到更好的杀菌作用，在未来的发展中也将有广阔的前景。
因此，为了增强壳聚糖的杀菌抑菌活性，本文采取如下两种途径：
（1）增强壳聚糖自身的杀菌抑菌活性。壳聚糖的生物活性源于其C2位活泼的氨基基团，C3和C6位活泼的羟基基团，其中杀菌抑菌活性主要与氨基基团有关，氨基的聚阳离子也就是氨基的正电性起到关键作用。通过对壳聚糖进行修饰，可以改变氨基的正电性强弱，有希望增强壳聚糖的杀菌抑菌活性。
本论文的主要工作：
合成水溶性壳聚糖季铵化衍生物，表征衍生物的结构与抗菌性能，研究壳聚糖衍生物结构与性能的关系。
5.课题的设计思路
壳聚糖的亲水性和亲油性的变化会影响壳聚糖及其衍生物的抗菌性能。Hu tal [27，28]发现取代度为50%的N-己酰基壳聚糖衍生物比壳聚糖有壳聚糖更好的抗菌性能，他们认为疏水性改性后的壳聚糖衍生物能更好的细菌细胞相互作用更为明显。Tihkonov 等[29]认为脂肪链能通过与细胞壁的蛋白质的疏水作用促进低分子量壳聚糖衍生物与细胞壁的接触，从而提高抗菌性能。Huang 等[30]发现N-己酰壳聚糖硫酸盐的抗菌效果比N-丙酸壳聚糖硫酸盐高很多，他们认为这可能是己酰基比丙酸基的疏水作用更强。Warayuth 等[31]合成了N-芳基壳聚糖季铵盐衍生物，他们的实验结果表明壳聚糖衍生物的疏水作用和阳离子的电荷密度对其抗菌性能起到了重要的作用。这些研究成果都表明了提高水溶性壳聚糖衍生物的疏水性能提高衍生物的抗菌性能。为此，我们在本实验室已经合成的具有良好的水溶性的N,N,N-三甲基壳聚糖的基础上，对其疏水化改性，以期进一步提高其抗菌性能，研究其亲水亲油性与抗菌性能的关系。

5.1本课题创新点：
利用willison 醚合成法，在相转移催化剂的作样下，合成水溶性O-正辛烷基-N,N,N-三甲基壳聚糖季铵盐，研究壳聚糖衍生物抗菌活性与亲水亲油性间的关系。
5.2本课题难点：
如何控制好烷基化的程度，以最大限度提高疏水性的同时保证有良好的水溶性。
6.研究内容：
6.1实验主要试剂及仪器：
壳聚糖（Mw＝5.0105Da，脱乙酰度为95.6％，）；碘甲烷（分析纯，M=142）；氢氧化钠（M=40）；1-甲基2-吡咯烷酮（M=99）；溴代正辛烷；
电子天平；傅立叶变换红外光谱仪；RCT Basic恒温磁力搅拌器；DZG-6050真空干燥箱；HJ-4A数字显示多头恒温磁力搅拌器；FD-1-50冷冻干燥机；；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵；WP100SY型核磁共振波普仪；热重分析仪（TG）；差示扫描量热仪（DSC）
6.2实验内容：
（1）N,N,N-三甲基壳聚糖（TMC）的合成
将5g的壳聚糖放入250ml的圆底烧瓶中，连接好装置，接着加入15ml的甲酸，然后加入2oml含37%的甲醛和90ml的蒸馏水使其总体积为125ml。然后升温升到70摄氏度，并用磁力搅拌器搅拌使其反应118h。而后用NaOH溶液调节pH值至12，这时伴有凝胶的产生，在用去离子水洗涤出去杂质，直到滤液的PH值为7.产品放于真空干燥箱为40摄氏度的条件下干燥24h，得到二甲基壳聚糖（DMC）。
将2.5g DMC溶于N-甲基-2-吡咯烷酮中，并加入20ml的碘甲烷，在70℃下搅拌反应120h。用一定比例得无水乙醚与无水乙醇的混合液将产品沉淀出来，并用混合液洗涤数次。将所得产品用NaCl溶液透析三天，而后换成蒸馏水透析，最后冷冻干燥，得到产品TMC。
（2）N,N,N-三甲基0-烷基化壳聚糖的合成：
将1g TMC溶解在30ml的30%的NaOH溶液中，向其中加入0.1g四丁基溴化铵，将其搅拌使温度升到70摄氏度，然后向其中加入4g溴代正辛烷,混合搅拌使其反应48小时。得到的产品用HCL使其PH调节为7，加入乙醇沉淀产品。沉淀物用乙醇萃取48H，然 ……（未完，全文共9286字，当前仅显示2536字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题：壳聚糖抗菌材料的性能测试》）