海绵状电正性聚合物微粒的合成以及抗菌性.pdf

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M対种2013年第13期(4)卷
文章编号:1001-9731(2013)13-1876-03
海绵状电正性聚合物微粒的合成以及抗菌性
宣晓雅,王青,李鑫·2,王正辉
(1.华南农业大学理学院,广东げ广州510642;2.华南农业大学生物材料研究所,广东广州510642
摘要:以甲基两媂酸缩水甘油酯(GMA)和甲基丙直接使用;浓盐酸:分析纯;聚乙烯硫酸钾(PPVS):从
烯酸甲酯(MMA)为单体、亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为 Aldrich化学品公可购买;甲苯胺蓝(TB):广州生化试
交联剂、琥珀酸二异辛酯磺酸钠(DOSS)为乳化剂,通剂公司,配成0.1%水溶液使用;十六烷基三甲基溴化
过乳液聚合合成了带环氧结构的納米聚合物粒子铵(CTAB):从百灵威公司购买;去离子水:广州国凌
(EPPs)。EPPs与三甲胺盐酸盐反应后制得粒径增大生化仪器有限公司。透析袋:广州科林生化有限公司
数十倍的海绵状电正性聚合物徽粒(CPPs),CPPs的截留分子量10000 Dalton
电荷密度用胶体滴定法进行测定,其结构通过红外光2.2三甲胺盐酸盐(N(CH3)3?HCl)的合成
语进行了表征。用烧瓶振荡法研究了CPPs的抗茵
将质量分数为33%的三甲胺水溶液30g加人的
性,结果表明,CPPs对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡圆底烧瓶中并在冰浴中冷却,然后在搅拌下将
简球菌(S. aureus)的抑菌率均超过98.5%
由17.5g浓盐酸和15g去离子水形成的混合液缓慢滴
关键词:海绵状;电正性;聚合物徽粒;抗薗性
入三甲胺溶液中,低温反应45min,再减压蒸出末反应
中图分类号:O648.
文献标识码:A的单体和水分后得到产物。
DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.13.13
2.3海绵状电正性聚合物微粒的合成
在装有搅拌器、氮气人口管、回流冷凝管和温度计
的250mL四颈反应中按不同配方加入水、GMA
电正性聚合物是重要的功能高分子材料,分为季MMA、BIS以及DOSS,再以1000r/min的速度搅拌
铵盐型、季磷盐型和季硫盐型3类,其中尤以季铵盐型同时用氮气鼓泡除氧。30min后升温至70℃,随即加
聚合物的种类最多。由于其正电性特征,它们在污水入含0.15gKPS的水溶液5mL,在氮气保护下维持
处理、造纸、石油工业、吸附、基因载体以及抗菌等领域70℃,反应2.5h即得带环氧结构的聚合物纳米粒子
得到厂广泛应用6。作为抗菌剂的季铵盐聚合物是当(EPPs)乳液。然后将EPPs乳液倒入烧杯中,在搅拌
今研发的热点,有以壳聚糖、纤维素等天然高分子经季下按与环氧结构等物质量加人N(CH)3?HCl,室温
铵化改性的抗菌聚合物,也有合成高分子经化学改下反应1h即可得电正性聚合物微粒乳液。将乳液透
性的带季铵结构的抗菌剂1?,它们都有高的电荷密析至用0.1mol/ L AGNO3溶液不能检测出氯离子为
度,都表现出良好的抗菌效果。为丰富聚合物抗菌剂止上,就得到CPPs乳液。CPs的结构示意于图
的理论与应用,本文报道一类结构新颖、具有海绵状和
高正电荷密度的聚合物微粒的合成及其良好的抗菌
OH CH3
性。该类抗菌剂属于接触型抗菌剂,与聚合物的相容
COO-CH2CHCH2N-CH2CL
性良好,添加到高分子材料中,容易制得抗菌塑料、抗
菌涂料以及抗菌生物高分子材料。
图1CPPs微粒结构示意图
2实验
Fig 1 Schematic illumination of CPPS
2.4粒径研究
2.1原料
用 Mircotrac公司NPA150型纳米粒度仪分析
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酸甲酯EPs和CPs的粒径;用荷兰FEI公司 Tecnai12型
(MA)、亚甲基双丙烯酰胺(BLS)、魏珀酸二异辛酯透射电子显微镜观察微粒形貌;德国 Bruker公司的
酸钠(DOSS):分析纯,广州双键化学有限公司;过硫酸 EQUINOX型红外光谱仪记录样品的红外光谱。
钾(KPS):分析纯,广州国凌生化仪器有限公司,使用
前经重结晶纯化;质量分数为33%的三甲胺水溶液,
基金项目:国家自然科学基金资助项目(20906034)
收到初稿日期:2012-10-15
收到修改稿日期:2013-03-2
通讯作者:王正辉
作者简介:宣晓雅(1988-),女,浙江诸暨人,在读硕士,师承王正辉教授,从事功能聚合物研究。
官晓雅等:海绵状电正性聚合物微粒的合成以及抗菌性
2.5CPPs表观质量电荷测定
表1EPPs和CPPs微粒的平均粒径
2.5.1PPVS溶液的配制与标定
Table I Mean particle sizes of EPPS and CPPS
向装有50mL.去离子水的锥形瓶中加3mL.浓度
为1mmol/L.的CTAB溶液和2滴TB指示剂溶液,再
编學『n(GMA)n(MMA)m(BIS)d(EPP)Id(CPP)
(mol)(mol)(mmol)(nm)(nm)
以事先配制成浓度约为1mmol/L的PPVS溶液滴定,
10.0660.062
2854.3
当溶液颜色由蓝色变为红紫色为滴定终点,同时做空
20.040.062
30.0220.062
1.0
51.1245
白实验,根据消耗的体积计算PPVS溶液的准确浓度
40.0660.031
3123.6
2.5.2CPPs表观质量电荷测定
50.0220.062
13.22256.7
称取2g已知固含量で的CPP乳液,放入锥形瓶
60.0220.062
8.0
40.52106.9
中同时加25mL去离子和2滴TB指示剂溶液,再用
PPVS溶液滴定,根据式(1)计算表观质量电荷密度
QCD(mmol/g)
QCD=c(PPVS)V(PPVS
2.6抑菌性研究
将固含量为3%的CPP乳液1.5mlL加人装有
48mL.去离子水的锥形瓶中,灭菌后,往其中加
入0.5mL浓度为10CFU/mL.金黄色葡萄球菌
图2CPP-1的扫描电镜照片
S. aureus)菌悬液。另取一个装有49.5mL无菌水的
Fig 2 SEM photogragh of CPP-1
角瓶作为空白对照,加入与等量菌悬液,然后置于
5
()EP2
37℃的振荡培养箱中,30min后取出。从三角瓶中各
取0.01mL混合液,均匀涂布在有培养基的培养皿上
(培养基根据文献[11]制备),然后在37C下恒温培
养,24h后进行菌落计数,每组样品平行实验3次。抑
菌率(IR)按式(2)计算:
A一B
IR
×100%
(2)
IR为抑菌率,A为空白对照组的平均菌落数,B
b) CPP-2
为加入CPP后的平均菌落数。同样的方法研究对大
4
肠杆菌(E.coli)的抑菌性。
3结果与讨论
3.1粒径分析
表1为在单体总质量分数为30%、DOSS用量为
040006000800010000
2mmol、不同配方下合成的EPPs和CPPs的平均粒径
Size/nm<