2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖的制備和其抗菌性分析

1、2-輕丙基三甲基氯化銨殼聚糖的制備及其抗菌性分析摘要：以2,3環(huán)氧丙基三甲基氯化銨銳ta）和殼聚糖為原料制備水溶性的殼聚糖季銨鹽2羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖（htcc）,采用傅立葉紅外光譜儀（ftir譜圖）和核磁共振儀（lhnmr圖譜）表征htcc的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行抗菌性研究。結(jié)果表明，htcc溶液和浸泡過htcc的無紡布對(duì)大腸桿菌(escherichiacoli)和空腸彎曲菌(campylobacterjejuni）有抑菌效果，其中對(duì)空腸彎曲菌的最低抑菌濃度（mic）為8mg/ml,說明htcc是一種具有使用潛力的高分子抗菌劑。關(guān)鍵詞：殼聚糖季銨鹽；表征；抗菌性；htcccharacterizat

2、ionandantimicrobialactivityof2-hydroxypropyltrimethylammoniumchloridechitosangonganhua,wutao,wujing,qianch(departmentofchemicalengineering,yangzhoupolytechnicinstitute,yangzhou225127,jiangsu,china)abstract：thewatersolublequaternaryammoniumsaltof2-hydroxypropyltrimethylammoniumchloridechitosan(htcc)w

3、assuccessfullypreparedbythereactionofchitosanwith2,3epoxypropyltrimethy1ammoniumchlorideCgta).thestructureofhtccwascharacterizedbyftirandlhnmr,andinvitroantimicrobialactivitiesofhtccwereinvestigatedsystematically.theresuItsindicatedthatthenonwovenfabricswhichhadbeenimmersedinhtccsolutiondemonstrated

4、goodantimicrobialactivityagainstescherichiacoliandcampylobacterjejuni.theminimuminhibitoryconcentration(mic)ofhtccsolutionagainstc.jejuniwas8mg/ml.theresultsindicatedthathtccwasapotentialpolymericantimicrobial.keywords：quaternaryammoniumsaltofchitosan；characterization；antimicrobialactivities；2hydrox

5、ypropyltrimethylammoniumchloridechitosan(htcc)殼聚糖（cts）是甲殼素經(jīng)濃堿溶液處理后脫去乙?；漠a(chǎn)物，又名甲殼胺、脫乙酰甲殼素，化學(xué)名（1,4）2氨基一2脫氧一0d葡萄糖。殼聚糖以其獨(dú)特的生物相容性、生物降解性、抗菌性、無毒性、生物活性和其獨(dú)特的物理化學(xué)屬性引起人們的重視，在化工、紡織、印染、造紙和醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣泛的使用前景1。但是由于殼聚糖分子內(nèi)、分子間存在強(qiáng)大的氫鍵作用，大分子間存在著緊密的晶態(tài)有序結(jié)構(gòu)，難以熔化，也難以溶解于水和多數(shù)有機(jī)溶劑，限制了其實(shí)際使用。而經(jīng)過衍生化的殼聚糖克服了其溶解性差的缺點(diǎn)，能很好溶解，并增加了正電性。雖然目前已

6、有文獻(xiàn)報(bào)道了殼聚糖的?；?、羧基化、烷基化、酯化、形成席夫堿和交聯(lián)等改性研究25，但對(duì)這些衍生物的使用研究的報(bào)道卻較少。2羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖（htcc）是一種合成工藝較為成熟的水溶性殼聚糖衍生物，本試驗(yàn)利用環(huán)氧開環(huán)法2銨鹽制備htcc，并進(jìn)一步研究htcc的抗菌性。1材料和方法材料試驗(yàn)試劑殼聚糖（脫乙酰度90%，連云港生物制劑有限責(zé)任公司）；冰醋酸、氫氧化鈉、異丙醇、硫酸鈉、無水乙醇（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；2，3環(huán)氧丙基三甲基氯化銨銳ta）（工業(yè)級(jí)，杭州銀湖化工有限公司）；大腸桿菌、空腸彎曲菌（革蘭氏陰性菌）；無紡布（市售）；其他培養(yǎng)液（自制）。儀器和設(shè)備tensor27型

7、傅立葉紅外光譜儀（德國(guó)bruker公司）；biophotometer生物分光光度計(jì)（德國(guó)eppendorf公司）；acf300核磁共振光譜儀（德國(guó)bruker公司）。方法htcc的合成2稱取2g殼聚糖溶于100ml2%的乙酸溶液，攪拌溶解后逐滴加入1mol/1naoh溶液至ph為9,有大量白色絮狀殼聚糖析出，再浸泡8h,然后抽濾得到白色沉淀物用去離子水洗至中性。將白色沉淀物及15ml異丙醇加入到三頸瓶中，攪拌并升溫至80C,定時(shí)（每隔2h）滴入定量的gta異丙醇溶液（0.5mg/ml）,每次滴定時(shí)間為0.5h。反應(yīng)結(jié)束后，加入150m1的無水乙醇進(jìn)行沉淀，抽濾后用無水乙醇洗滌3次，65C真空干

8、燥24h。htcc的抗菌試驗(yàn)菌懸浮液的制備：將活化后的細(xì)菌用接種環(huán)挑取2環(huán)菌苔于無菌pbs緩沖溶液中，使用biophotometer生物分光光度計(jì)調(diào)節(jié)od值為1，備用?？咕实臏y(cè)定：取1mlod值為1的菌懸浮液加入到5mg/ml的100ml殼聚糖季銨鹽溶液中，同時(shí)取1ml菌液加入到100ml的pbs緩沖液中作為對(duì)照，分別在混合后15.30.60min涂平板，37t培養(yǎng)箱培養(yǎng)24h.觀察試驗(yàn)結(jié)果。用平板計(jì)數(shù)法計(jì)數(shù)并計(jì)算抑菌率。抑菌率=X100%。最低抑菌濃度（mic）的測(cè)定：用pbs緩沖溶液配制不同濃度的htcc溶液（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10mg/ml）,高壓滅菌。取11個(gè)

9、平板，分別取上述不同濃度htcc溶液300pl涂覆平板，再取100pl的od值為1的菌懸浮液均勻涂抹平板，置37C培養(yǎng)箱培養(yǎng)48h后，觀察菌落的生長(zhǎng)情況，以完全無菌落的htcc溶液最低濃度為htec的最小抑菌濃度（mic）。htcc溶液浸漬無紡布的抑菌性：配制10mg/ml的htee溶液250ml，高壓滅菌備用。取邊長(zhǎng)2cm的正方形無紡布2塊，分別編號(hào)a.b。其中&樣放置在蒸餾水中浸泡24h作為對(duì)照，b樣放置在相同體積htcc溶液中浸泡相同時(shí)間。取出無紡布并分別貼于平板中央，37C培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h，觀察菌落的情況。1.2.3紅外光譜測(cè)定分析紅外光譜測(cè)定樣品的結(jié)構(gòu)，使用德國(guó)bruker公司的t

10、ensor27型傅立葉紅外光譜儀，kbr壓片，掃描范圍4000400cm1，分析ftir譜圖。1.2.41h核磁分析采用acf300核磁共振光譜儀（500mhz）,d2o為溶劑，四甲基硅烷為內(nèi)標(biāo)，繪制分析lhnmr譜圖。2結(jié)果和分析htcc的抑菌特性htcc抑菌效率由htcc作用時(shí)間對(duì)抑菌率的影響（圖1）可見，作用時(shí)間越長(zhǎng)，htcc溶液抑菌效果越好，和大腸桿菌和空腸彎曲菌作用15min后，抑菌率分別達(dá)到97.73%和98.40%htcc對(duì)空腸彎曲菌的抑菌率明顯高于對(duì)大腸桿菌的抑菌率，推測(cè)原因?yàn)榭漳c彎曲菌表面負(fù)電性高于大腸桿菌，增強(qiáng)了htcc對(duì)空腸彎曲菌的吸附力。htcc對(duì)空腸彎曲菌的最小抑菌濃

11、度（mic）htcc最小抑菌濃度測(cè)定結(jié)果（表1）顯示，隨著htcc溶液濃度的增大，對(duì)空腸彎曲菌的抑菌效果明顯提高。htcc溶液濃度21mg/ml，對(duì)空腸彎曲菌有抑菌效果，濃度為8mg/ml時(shí)可以完全抑制其生長(zhǎng)，htcc溶液對(duì)空腸彎曲菌的最小抑菌濃度（mic）為8mg/mlo2.1.3經(jīng)htcc浸漬的無紡布的抑菌作用蒸餾水和htcc溶液浸漬無紡布后，從無紡布的抑菌試驗(yàn)結(jié)果（圖2）可見，浸漬過htcc溶液的無紡布的平板內(nèi)沒有細(xì)菌生長(zhǎng)（圖2b），具有抑菌效果；而浸漬過蒸餾水的無紡布的平板內(nèi)則有細(xì)菌生長(zhǎng)（圖2a）o可見htcc具有良好的抑菌性，可作為一種具有使用潛力的抗菌劑。htcc的ftir表征由殼

12、聚糖和2羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖的ftir譜圖（圖3）可見，cts和htcc都在3409cml（oh伸縮振動(dòng)峰）、l065cml（co伸縮振動(dòng)峰）、ll63cml（cn伸縮振動(dòng)峰）出現(xiàn)了多糖骨架的特征吸收峰。在htcc的紅外譜圖中，殼聚糖在l577cml處伯氨基的nh面內(nèi)彎曲振動(dòng)吸收峰消失，而在l486cml、l648cml、3027cml處出現(xiàn)了新的吸收峰，分別為季銨鹽化基團(tuán)中一ch3的變形振動(dòng)峰和伸縮振動(dòng)峰，表明殼聚糖分子中一nh2中的h已經(jīng)被一ch2ch（oh）ch2n+（ch3）3cl基團(tuán)部分取代并生成了2羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖68。2.3lhnmr表征從htcc的lhnmr譜圖（圖

13、4）可見，在3.203l處出現(xiàn)了引進(jìn)的季銨鹽支鏈基團(tuán)中3個(gè)甲基（c4）上的h的峰，4.5ll3對(duì)應(yīng)于吡喃苷雜環(huán)cl上的h,而在2.7672、4.30l4、3.3925處出現(xiàn)的峰分別對(duì)應(yīng)于所引進(jìn)的季銨鹽支鏈基團(tuán)上的cl、c2、c3上的h,2.53ll、3.6073、3.6959、3.7573分別對(duì)應(yīng)于雜環(huán)中的c2、c3、c5、c6上的h,這些數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)68中用gtm3C改性劑對(duì)殼聚糖進(jìn)行接枝改性得到的殼聚糖季銨化衍生物的lh-nmr譜圖中的數(shù)據(jù)相近?？梢?-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖為殼聚糖c2位氨基上發(fā)生取代反應(yīng)的產(chǎn)物。3結(jié)論利用環(huán)氧活性基團(tuán)和殼聚糖分子中的氨基反應(yīng)，生成cts衍生物htcc,試

14、驗(yàn)驗(yàn)證了htcc的抑菌效果。結(jié)果表明，htcc對(duì)空腸彎曲菌和大腸桿菌具有抑菌作用，其抑菌率隨作用時(shí)間的延長(zhǎng)而提高；htcc對(duì)空腸彎曲菌的抑菌效果較好，其最小抑菌濃度為8mg/m1,說明htcc可作為一種具有使用潛力的抗菌劑。參考文獻(xiàn)：李俊英，馮圣玉，李天鐸聚硅氧烷季銨鹽抗菌整理劑的合成及使用j.日用化學(xué)工業(yè)，2003,33(4)：46.1imsh，samuelm，hudsonsm.synthesisandantimicrobialactivityofawatersolublechitosanderivativewithafiberreactivegroupj.carbohydratereserch，2004，339：313319.thanoum.quaternizedchitosanoligomersasnovelgenedeliveryvectorsinepithelialcelllinesj.biomaterials,2002,23:153159.程國(guó)君.殼聚糖季銨鹽的制備現(xiàn)狀分析j.化工時(shí)刊,2007,21(4)：6163.易方平，王源升，孫宗林.酯交換法合成殼聚糖季銨鹽的研究j精細(xì)和專用化學(xué)品，2005,13(24)：1921.許晨，盧燦輝，丁馬太.殼聚糖季銨