改性壳聚糖抗菌纳米微球的制备

doi:10.7503/cjcu20180351

高等学校化学学报 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (1): 173.doi: 10.7503/cjcu20180351

改性壳聚糖抗菌纳米微球的制备

殷茂力, 王英沣, 任学宏()

江南大学纺织服装学院, 生态纺织教育部重点实验室, 无锡 214122

收稿日期:2018-05-11 出版日期:2019-01-10 发布日期:2018-10-16
作者简介:
联系人简介: 任学宏, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事高效抗菌剂的合成和抗菌纺织品、纺织品功能整理, 纳米结构生物抗菌纤维、纺织纤维和高分子材料改性研究. E-mail: xhren@jiangnan.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21706093)和江苏省研究生科研创新计划项目(批准号: KYCX18-1833)资助.

Preparation of Modified Chitosan Antibacterial Nanospheres^†

YIN Maoli, WANG Yingfeng, REN Xuehong^*()

College of Textiles and Clothing, Key Laboratory of Eco-textiles, Ministry of Education, Wuxi 214122, China

Received:2018-05-11 Online:2019-01-10 Published:2018-10-16
Contact: REN Xuehong E-mail:xhren@jiangnan.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No. 21706093) and the Graduate Student Innovation Plan of Jiangsu Province, China(No. KYCX18-1833).

摘要/Abstract

摘要：

以卤胺化合物为抗菌基团对壳聚糖接枝改性, 并制备成纳米微球, 提高壳聚糖的抗菌性能. 通过核磁共振和紫外光谱对改性壳聚糖进行结构表征; 探讨了改性壳聚糖浓度、三聚磷酸钠浓度及两者体积比对纳米微球的形成和粒径分布的影响; 测定了纳米微球的抗菌性能. 结果表明, 在改性壳聚糖浓度为4.0 mg/mL, 三聚磷酸钠浓度为2.0 mg/mL时, 形成的纳米微球形态稳定, 粒径分布均匀, 氯化后的纳米微球可在30 min内杀灭10⁷ cfu(cfu为单位体积中的菌落总数)的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌, 表现出优异的抗菌性能.

关键词: 壳聚糖, 卤胺化合物, 纳米微球, 抗菌性能

Abstract:

A novel antibacterial nanospheres was prepared by modification of chitosan with N-halamine, and characterized by nuclear magnetic resonance(NMR) and ultraviolet spectrum(UV). The effect of concentration and volume ratio of CS-HDH, polysodium tripolyphosphate(TPP) and the volume ratio of the two polymers on the formation and particle size of nanoparticles were discussed. The antibacterial properties were also measured. The results show that the nanospheres has a stable shape and uniform distribution of particle size. Excellent antibacterial properties can be obtained, and 10⁷ cfu(colong-forming units) of S. aureus and E. coli can be killed within 30 min.

Key words: Chitosan, N-Halamine, Nanospheres, Antibacterial

中图分类号:

O636.9

TrendMD:

殷茂力, 王英沣, 任学宏. 改性壳聚糖抗菌纳米微球的制备. 高等学校化学学报, 2019, 40(1): 173.

YIN Maoli,WANG Yingfeng,REN Xuehong. Preparation of Modified Chitosan Antibacterial Nanospheres^†. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(1): 173.

图/表 8

Scheme 1 Synthesis of CS-HDH

Scheme 2 Schematic diagram of ionic cross-linking between CS-HDH and TPP

Fig.1 UV spectra of CS(a), HDH(b), CS-HDH(c)(A) and standard curve of HDH(B)

Table 1 Different concentrations of CS-HDH and TPP on effect of liquid properties*

c(CS-HDH)/(mg·mL^-1)	c(TPP)/(mg·mL^-1)
c(CS-HDH)/(mg·mL^-1)	0.8	1.0	1.2	1.5	2.0
1.0	O	P	P	P	P
1.5	O	O	P	P	P
2.0	O	O	O	O	P
2.5	O	O	O	O	O
3.0	C	O	O	O	O
3.5	C	O	O	O	O
4.0	C	O	O	O	O

Fig.2 Influence of CS-HDH(A), TPP(B) concentration and TPP/CS-HDH volume ratio on the nanospheres size(C) and the lognormal distribution of nanospheres size(D)

Fig.3 SEM images of CS-HDH nanospheres in 10000 magnification(A) and 50000 magnification(B)

Table 2 Antibacterial property against S. aureus and E. coli O157:H7

Sample	Contact time/min	S. aureus^a		E. coli O157:H7^b
Sample	Contact time/min	Mortality	lg(Mortality)	Mortality	lg(Mortality)
CS	60	20.59	0.10	28.89	0.15
CS-HDH	60	16.18	0.08	23.58	0.13
CS-HDH	5	26.48	0.14	10.72	0.06
Nanospheres	10	44.12	0.26	42.86	0.25
	30	57.36	0.37	74.29	0.60
	60	87.06	0.87	85.72	0.85
Chlorinated CS-HDH	5	86.77	0.88	95.78	1.38
Nanospheres	10	93.98	1.22	97.11	1.54
	30	100.00	7.83	100.00	7.65
	60	100.00	7.83	100.00	7.65

Fig.4 Photographs of the antibacterial efficacy against bacteria culture plates of S. aureus upon 60 min contact with CS(A), CS-HDH(B), CS-HDH nanospheres(C), chlorinated CS-HDH nanospheres(D) and upon 5 min(E), 10 min(F), 30 min(G) contact with chlorinated CS-HDH nanospheres

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