論文開題：殼聚糖抗菌材料的性能測試

開題報告

1、題目：
殼聚糖抗菌材料的性能測試
2、課題目的及意義：
殼聚糖以其獨特的結(jié)構(gòu)，對許多真菌具有抑制作用，自1979 年Allan 首次發(fā)現(xiàn)殼聚糖具有廣譜抗菌性以后，學(xué)術(shù)界對殼聚糖的抗菌作用進(jìn)行了廣泛的研究，并且已推廣到日常生活的應(yīng)用中。郭占勇[1]合成了一系列殼聚糖衍生物：羧甲基殼聚糖希夫堿、N-取代羧甲基殼聚糖、脲取代羧甲基殼聚糖、殼聚糖季銨鹽以及羧甲基殼聚糖季銨鹽（HACC），通過抗菌性能實驗發(fā)現(xiàn)，季銨化殼聚糖分子中帶正電性的季銨基團(tuán)能夠明顯地促進(jìn)殼聚糖分子和菌體細(xì)胞壁負(fù)離子間的相互結(jié)合，致使菌體死亡。HACC 是這些衍生物中抑菌活性最好的，并且其抑菌活性隨著正電荷的增加而增強，這表明殼聚糖季銨鹽中正電荷在抑菌活性中的作用是異常顯著的。賈之慎等【2】、Sun 等【3】和李世遷等【4】在其所合成的殼聚糖季銨鹽的抗菌性能實驗中也有類似的結(jié)果。趙希榮等【5】在對O-季銨鹽-N-殼聚糖肉桂醛希夫堿的抗菌活性研究中也發(fā)現(xiàn)，具有電子接受中心和電子給予中心組成的體系可顯著提高季銨化殼聚糖的抗菌活性。
李治等[7]發(fā)現(xiàn)O-羧甲基殼聚糖表現(xiàn)出一定的抗菌活性，且其抗菌活性隨著羧甲基化度的升高而呈現(xiàn)先升后降得規(guī)律。當(dāng)羧甲基度小于0.6-0.8時，抗菌活性均大于殼聚糖。當(dāng)羧甲基化度在0.3-0.6范圍內(nèi)，O-
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的出現(xiàn)和極化【16】。在植物抗病性方面，殼聚糖有雙重功效，一是殼聚糖對植物病原菌的直接抑殺作用，二是殼聚糖可以誘導(dǎo)寄主組織的抵御機制，如殼聚糖誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗性酶幾丁質(zhì)酶，在植物組織中，這種酶可以降解真菌的細(xì)胞壁【17】；誘導(dǎo)碗豆英中抗真菌的植物防御素pisatin的聚積【18，1 9】
雖然兩種機制并存，但對于不同Mw的殼聚糖，其機制可能各有側(cè)重，大Mw的殼聚糖側(cè)重于前者，而小Mw的殼聚糖則側(cè)重于后者。
4.課題的提出
殼聚糖雖然具有一定的殺菌抑菌活性，但活性較弱，可通過有機合成或半合成的方法增強殼聚糖的殺菌活性；或把具有殺菌活性的基團(tuán)接入殼聚糖，使殼聚糖的殺菌活性與所接入的殺菌基團(tuán)相互增效，這樣得到改性的殼聚糖水溶性聚合物能夠起到更好的殺菌作用，在未來的發(fā)展中也將有廣闊的前景。
因此，為了增強殼聚糖的殺菌抑菌活性，本文采取如下兩種途徑：
（1）增強殼聚糖自身的殺菌抑菌活性。殼聚糖的生物活性源于其C2位活潑的氨基基團(tuán)，C3和C6位活潑的羥基基團(tuán)，其中殺菌抑菌活性主要與氨基基團(tuán)有關(guān)，氨基的聚陽離子也就是氨基的正電性起到關(guān)鍵作用。通過對殼聚糖進(jìn)行修飾，可以改變氨基的正電性強弱，有希望增強殼聚糖的殺菌抑菌活性。
本論文的主要工作：
合成水溶性殼聚糖季銨化衍生物，表征衍生物的結(jié)構(gòu)與抗菌性能，研究殼聚糖衍生物結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。
5.課題的設(shè)計思路
殼聚糖的親水性和親油性的變化會影響殼聚糖及其衍生物的抗菌性能。Hu tal [27，28]發(fā)現(xiàn)取代度為50%的N-己�；鶜ぞ厶茄苌锉葰ぞ厶怯袣ぞ厶歉玫目咕阅�，他們認(rèn)為疏水性改性后的殼聚糖衍生物能更好的細(xì)菌細(xì)胞相互作用更為明顯。Tihkonov 等[29]認(rèn)為脂肪鏈能通過與細(xì)胞壁的蛋白質(zhì)的疏水作用促進(jìn)低分子量殼聚糖衍生物與細(xì)胞壁的接觸，從而提高抗菌性能。Huang 等[30]發(fā)現(xiàn)N-己酰殼聚糖硫酸鹽的抗菌效果比N-丙酸殼聚糖硫酸鹽高很多，他們認(rèn)為這可能是己�；缺峄氖杷饔酶鼜�。Warayuth 等[31]合成了N-芳基殼聚糖季銨鹽衍生物，他們的實驗結(jié)果表明殼聚糖衍生物的疏水作用和陽離子的電荷密度對其抗菌性能起到了重要的作用。這些研究成果都表明了提高水溶性殼聚糖衍生物的疏水性能提高衍生物的抗菌性能。為此，我們在本實驗室已經(jīng)合成的具有良好的水溶性的N,N,N-三甲基殼聚糖的基礎(chǔ)上，對其疏水化改性，以期進(jìn)一步提高其抗菌性能，研究其親水親油性與抗菌性能的關(guān)系。

5.1本課題創(chuàng)新點：
利用willison 醚合成法，在相轉(zhuǎn)移催化劑的作樣下，合成水溶性O(shè)-正辛烷基-N,N,N-三甲基殼聚糖季銨鹽，研究殼聚糖衍生物抗菌活性與親水親油性間的關(guān)系。
5.2本課題難點：
如何控制好烷基化的程度，以最大限度提高疏水性的同時保證有良好的水溶性。
6.研究內(nèi)容：
6.1實驗主要試劑及儀器：
殼聚糖（Mw＝5.0105Da，脫乙酰度為95.6％，）；碘甲烷（分析純，M=142）；氫氧化鈉（M=40）；1-甲基2-吡咯烷酮（M=99）；溴代正辛烷；
電子天平；傅立葉變換紅外光譜儀；RCT Basic恒溫磁力攪拌器；DZG-6050真空干燥箱；HJ-4A數(shù)字顯示多頭恒溫磁力攪拌器；FD-1-50冷凍干燥機；；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵；WP100SY型核磁共振波普儀；熱重分析儀（TG）；差示掃描量熱儀（DSC）
6.2實驗內(nèi)容：
（1）N,N,N-三甲基殼聚糖（TMC）的合成
將5g的殼聚糖放入250ml的圓底燒瓶中，連接好裝置，接著加入15ml的甲酸，然后加入2oml含37%的甲醛和90ml的蒸餾水使其總體積為125ml。然后升溫升到70攝氏度，并用磁力攪拌器攪拌使其反應(yīng)118h。而后用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至12，這時伴有凝膠的產(chǎn)生，在用去離子水洗滌出去雜質(zhì)，直到濾液的PH值為7.產(chǎn)品放于真空干燥箱為40攝氏度的條件下干燥24h，得到二甲基殼聚糖（DMC）。
將2.5g DMC溶于N-甲基-2-吡咯烷酮中，并加入20ml的碘甲烷，在70℃下攪拌反應(yīng)120h。用一定比例得無水乙醚與無水乙醇的混合液將產(chǎn)品沉淀出來，并用混合液洗滌數(shù)次。將所得產(chǎn)品用NaCl溶液透析三天，而后換成蒸餾水透析，最后冷凍干燥，得到產(chǎn)品TMC。
（2）N,N,N-三甲基0-烷基化殼聚糖的合成：
將1g TMC溶解在30ml的30%的NaOH溶液中，向其中加入0.1g四丁基溴化銨，將其攪拌使溫度升到70攝氏度，然后向其中加入4g溴代正辛烷,混合攪拌使其反應(yīng)48小時。得到的產(chǎn)品用HCL使其PH調(diào)節(jié)為7，加入乙醇沉淀產(chǎn)品。沉淀物用乙醇萃取48H，然 ……（未完，全文共9286字，當(dāng)前僅顯示2536字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：殼聚糖抗菌材料的性能測試》）