（应用化学专业论文）壳聚糖二元酸盐的结构与性能表征及其抗菌机理研究.pdf

煳瓣 广西大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相 关知识产权属广西大学所有，本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文 的研究内容。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究成果，也不包含 本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮助的个人和集 体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名： 厅i 2 。1 。年多月妒 日 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本： 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 目蔷时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 论文作者签名： 厍 导师签名： 拙蜱钼卯 壳聚糖二元酸盐的结构与性能表征及其抗菌机理研究 摘要 本文对自制的四种壳聚糖二元酸盐( 壳聚糖草酸盐a 1 、壳聚糖丙二酸 盐a 2 、壳聚糖丁二酸盐a 3 、和壳聚糖己二酸盐) 进行了结构表征和抗菌 机理研究，用红外光谱和紫外光谱表征了壳聚糖成盐前后的结构变化，并 测定了二元酸盐的水溶性和羧酸结合量，探讨了二元酸盐的热性能和荧光 性能；采用紫外光谱和荧光光谱等方法研究了壳聚糖、壳聚糖二元酸盐与 d n a 的相互作用，考察了离子强度及磷酸根对e b d n a - 壳聚糖己二酸盐 复合体系的影响，通过s c a t c h a r d 方程研究它们与d n a 的作用方式；此外， 本文还通过研究壳聚糖及其二元酸盐对大肠杆菌细胞膜的作用及其对细胞 膜通透性、完整性的影响，从微观的角度探讨了壳聚糖二元酸盐的抗菌性能 及抗菌机理，利用红外光谱和d s c 对壳聚糖二元酸盐与模拟细胞膜相互作 用进行分析，用透射电镜( ! m ) 观测大肠杆菌形态变化从而进一步确认 上述微观研究的结果，实验结果表明： 红外光谱和紫外光谱表明壳聚糖二元酸盐中的壳聚糖与二元羧酸之间 发生了较强的相互作用，这种相互作用不会因透析而消失，因而两者之间 不是简单的物理吸附，而是壳聚糖结构上的氨基与二元羧酸上的羧酸根离 子发生了成盐反应，是阴阳离子之间的相互作用。 d s c 和荧光光谱分析表明：壳聚糖与二元酸之间发生了质子化作用， 导致壳聚糖二元酸盐与壳聚糖的热性能和结晶度发生了明显的改变；质子 化后，壳聚糖分子中引入了- - c o o h 这种减弱荧光的基团，导致壳聚糖二元 酸盐的荧光强度减弱。 紫外光谱研究表明，壳聚糖二元酸盐与d n a 螺旋骨架的磷酸基团的相 互作用主要是静电引力的作用。 荧光光谱研究表明，壳聚糖二元酸盐与d n a 相互作用时发生了嵌入结 合；离子强度对二元酸盐与d n a 的相互作用产生明显的影响；溶液中的磷 酸盐阻碍了壳聚糖二元酸盐与d n a 上的磷酸基团结合。 研究不同浓度的壳聚糖二元酸盐对d n a e b 复合体系影响以及壳聚糖 己二酸盐对d n a e b 体系荧光猝灭的影响程度，结果表明，壳聚糖己二酸盐 的s t e m v o l m e r 方程猝灭常数硒为0 9 4 x 1 0 4m o l 1 l ，根据s c a t c h a r d 方程， 得出壳聚糖己二酸盐与d n a 的相互作用为静电和嵌入两种模式共同作用的 混合作用模式。 细胞内膜和外膜的通透性、完整性研究表明，壳聚糖二元酸盐具有较 强的抗菌活性，其抗菌机理是首先与大肠杆菌细胞膜发生作用，。使其通透 性增加并破坏细胞膜的完整性，造成大肠杆菌因细胞质外流，d n a 等物质 渗漏而死亡；利用红外光谱和d s c 等手段对壳聚糖二元酸盐与模拟细胞膜 的相互作用的研究表明，壳聚糖二元酸盐能与细胞膜上的磷脂发生强烈的 作用，这种强烈作用是壳聚糖二元酸盐中的n - h 3 + 与细胞膜磷脂中的磷酸根 基团通过静电作用生成复合物而造成的。 关键词：壳聚糖二元酸盐结构d n a 抗菌机理 h s t u d yo nt h e s t r u c t u r e ，p r o p e r t i e sa n d a n t i b a c t e r i a l 卫江e c h a n i s mo ft h ec h i t o s a n d i c a r b o x y a t e s a bs t r a c t f o u rc h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e s ( c h i t o s a no x a l a t e ；c h i t o s a nm a l o n a t e ；c h i t o s a n s u c c i n a t e ；c h i t o s a na d i p a t e ) w e r ep r e p a r e di nl a b i t ss t r u c t u r e sw e r e c h a r a c t e r i z e da n di t sa n t i b a c t e r i a lm e c h a n i s mw e r er e s e a r c h e di nt h i st h e s i s t h e 一一 - d i f f e r e n c e so 士l t ss t r u c t u r e sc o m p a r ew i t hi t sr a wm a t e r i a lw e r ec h a r a c t e r i z e db v f t - i ra n du v ，i t ss o l u b i l i t ya n dc a r b o x y l i ca c i d b i n d i n gc a p a c i t yw e r e m e a s u r e dw i t hc h e m i c a lm e t h o d s ，a n di t st h e r m a lp r o p e r t i e sa n df l u o r e s c e n c e p r o p e r t i e sw e r es t u d i e db yt h ed i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y ( d s c ) a n dt h e f l u o r e s c e n c e s p e c t r o s c o p y t h e i n t e r a c t i o no fc h i t o s a na n dc h i t o s a n d i c a r b o x y l a t e sw i t hd n a w a si n v e s t i g a t e du s i n gt h eu va n dt h ef l u o r e s c e n c e s p e c t r o m e t r y ，w i t ht h ee f f e c t so fi o n i cs t r e n g t ha n dp h o s p h a t et oc o m p o s i t e s y s t e m ( e b d n a c h i t o s a na d i p a t e ) w e r ea l s oi n v e s t i g a t e d t h em o d eo fa c t i o n o ft h ec h i t o s a na n dc h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e sw i t hd n aw e r ea n a l y s e dt h r o u g h s c a t c h a r de q u a t i o n i na d d i t i o n ，t h ea n t i b a c t e r i a l a c t i v i t ya n da n t i b a c t e r i a l m e c h a n i s mo fc h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e st oe s c h e r i c h i ac o l iw e r es t u d i e dw i t ht h e c h e m i c a l m e t h o d s ，s u c ha s t h es t u d i e so nt h ee f f e c t so ft h ec h i t o s a n d i c a r b o x y l a t e sa tt h ep e r m e a b i l i t ya n di n t e g r i t yo ft h eb a c t e r i a lc e l lm e m b r a n e t h ei n t e r a c t i o no fc h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e sw i t hp h o s p h o l i p i do nt h eb a c t e r i a l i i i c e l lm e m b r a n ew e r ed e t e c t e db yf t - i ra n dd s c t h ea n t i b a c t e r i a lm e c h a n i s m o fc h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e sw a s p r o v e dw i t ht h et e m t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ： t h er e s u l t so ff t - i ra n du vs h o w e dt h a tt h ec h e m i c a lr e a c t i o nb e t w e e n c h i t o s a na n dd i c a r b o x y l i ca c i dw e r eh a p p e n e dw h e nt h e ya r e m i x e d ，n o ta s i m p l ep h y s i c a la d s o r p t i o n t h ei n t e r a c t i o n sb e t w e e nt h ec h i t o s a na n dt h e d i c a r b o x y l i cw e r en o td i s a p p e a r e da f t e rd i a l y s i s t h er e s u l t so ff l u o r e s c e n c e s p e c t r o m e t r ya n dd s cs h o w e dt h a t ：t h e p r o t o n a t i o nh a p p e n e di nt h ec h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e s t h et h e r m o s t a b i l i t yo ft h e c h i t o s a na n dc h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e sw e r ed i f f e r e n t ；t h ef l u o r e s c e n c ei n t e n s i t i e s o fc h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e sw e r ew e a k e rt h a ni t sr a wm a t e r i a lc h i t o s a nf o rt h e c a r b o x y li n t r o d u c i n g t h eu vo ft h ec o m p l e xo ft h ec h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e sw i t hd n a s h o w e d t h a t ：t h em o d eo fa c t i o nb e t w e e nc h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e sa n d p h o s p h a t eg r o u p s o fd n aw a st h ee l e c t r o s t a t i ci n t e r a c t i o n t h ef l u o r e s c e n c er e s u l t so ft h e s t u d yo nt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nt h e c h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e sa n dt h ed n a - e b c o m p o s i t e s y s t e ms h o w e dt h ec h i t o s a n d i c a r b o x y l a t e sw e r em a i n l yb o u n dt od n ab yi n t e r c a l a t e db i n d i n g t h ee f f e c t s o fi o n i cs t r e n g t ho nt h ec o m p o s i t es y s t e mw e r eo b v i o u s l ya st h ec o n c e n t r a t i o n 。 t h ei n l t i o no fc h i w i t hdnagrowing 1h ei n t e r a c t i o no f c h i t o s a na n dc h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e sw i w a s w e a k e db yt h ep h o s p h a t e t h er e s u l t so ft h es t u d yo nt h ef l u o r e s c e n c eo ft h ec h i t o s a na d i p a t ea n dt h e d n a - e bc o m p o s i t es y s t e ms h o w e dt h a t ：t h ed n a e bc o m p o s i t es y s t e mw a s f l u o r e s c e n c e q u e n c h i n g ，t h eq u e n c h i n gc o n s t a n t 硒w a s0 9 4 1 0 4m o l q l a c c o r d i n gt o t h es t e m - v o l m e re q u m i o n ，t h ec h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e sw e r eb o u n d t od n ab ye l e c t r o s t a t i ci n t e r a c t i o na n di n t e r c a l a t e d b i n d i n gb ys c a t c h a r d e q u m i o n t h er e s u l t so ft h es t u d i e so nt h e p e r m e a b i l i t y a n di n t e g r i t yo fc e l l m e m b r a n es h o w e dt h a t ：t h ea n t i b a c t e r i a l a c t i v i t yo fc h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e s w e r es t r o n g e rc o m p a r ew i t ht h ec h i t o s a n ，t h ea n t i b a c t e r i a lm e c h a n i s mw a sa i n t e r a c t i o nw i t hc e l lm e m b r a n eo fe s c h e r i c h i ac o l i a t b e g i n n i n g ，t h e nt h e p e r m e a b i l i t yo fc e l lm e m b r a n ew e r ei n c r e a s e d ，t h ei n t e g r i t yo fc e l lm e m b r a n e w a sf a i l u r e ，e s c h e r i c h i ac o l iw a sd e a t hf o rc y t o p l a s ma n dd n a l o s i n g t h e i n t e r a c t i o no fc h i t o s a nd i c a r b o x y l a t e sw i t ht h ep h o s p h o l i p i do nt h eb a c t e r i a lc e l l m e m b r a n ew e r ed e t e c t e d b yf t i r a n dd s c i ts h o w e dt h a tc h i t o s a n d i c a r b o x y l a t e s i n t e r a c t e dw i t hb a c t e r i a lc e l l m e m b r a n e s t o n g l y f o rt h e e l e c t r o s t a t i ci n t e r a c t i o nb e t w e e na m m o n i u mo fc h i t o s a n d i c a r b o x y l a t e sa n d p h o s p h o r y lg r o u po fp h o s p h o l i p i do nt h eb a c t e r i a lc e l lm e m b r a n e k e yw o r d s ：c h i t o s a n d i c a r b o x y l a t e s ；s t r u c t u r e ；d n a ；a n t i b a c t e r i a l m e c h a n i s m v 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 1 引言1 1 2 壳聚糖盐性质与应用的研究进展1 1 3 分子与d n a 相互作用的研究进展2 1 4 壳聚糖及其衍生物抗菌机理的研究进展4 1 5 本论文研究的主要内容及意义6 1 5 1 论文研究的主要内容7 1 5 2 本论文的研究意义7 第二章壳聚糖二元酸盐的结构与性能表征9 2 1 前言9 2 2 实验部分9 2 2 1 实验试剂及原料9 2 2 2 主要仪器与设备1 0 2 2 3 实验方法1o 2 3 结果与讨论1 1 2 3 1 壳聚糖二元酸盐的红外光谱分析1 l 2 3 2 壳聚糖二元酸盐的紫外光谱分析1 4 2 3 3 壳聚糖二元酸盐水溶性测定结果及分析。1 5 2 3 4 壳聚糖二元酸盐羧酸结合量的结果与分析15 2 3 5 壳聚糖二元酸盐的d s c 分析1 9 2 - 3 6 壳聚糖二元酸盐液体荧光性能分析2 2 2 4 小结2 3 第三章壳聚糖二元酸盐与d n a 相互作用的研究2 4 3 1 前言2 4 3 2 实验部分2 4 3 2 1 主要试剂2 4 3 2 2 主要仪器与设备。2 4 v l 3 2 3 实验方法。2 4 3 3 结果与分析2 6 3 3 1 壳聚糖二元酸盐对d n a 紫外吸收光谱的影响2 6 3 3 2 壳聚糖二元酸盐对e b d n a 复合体系的荧光光谱2 7 3 3 3 壳聚糖二元酸盐与d n a 作用常数测定。2 8 3 3 4 离子强度对复合体系的影响2 9 3 3 5 磷酸根离子对壳聚糖己二酸盐与d n a 结合的影响3 0 3 3 6 壳聚糖二元酸盐与d n a 作用方式的判别3 0 3 4 小结3 3 第四章壳聚糖二元酸盐与细胞膜的相互作用研究3 4 4 1 前言3 4 4 2 实验部分3 4 4 2 1 主要试剂3 4 4 2 2 主要仪器与设备3 4 4 2 3 实验方法3 5 4 3 结果与讨论3 6 4 3 1 壳聚糖二元酸盐抗菌性能研究3 6 4 3 2 细菌细胞膜通透性的测定3 7 4 3 3 细菌细胞膜完整性测定3 8 4 3 4 壳聚糖二元酸盐与模拟细胞膜的相互作用红外谱图分析3 9 4 3 5 壳聚糖二元酸盐与模拟细胞膜的相互作用d s c 分析4 2 4 3 6 透射电镜观察壳聚糖二元酸盐对大肠杆菌形态的影响4 3 4 4 ，j 、结。4 5 第五章结论与展望4 6 5 1 论文的主要结论4 6 5 2 有待深入研究的工作。4 8 5 3 展望4 8 参考文献4 9 j l | 谢5 5 攻读硕士学位论文期间发表的主要论文5 6 l 厂西大掌硕士学位论文壳聚j i m - , 二元酸盐的结构与性 皂表征及其抗菌机理研究 1 1 引言 第一章绪论 壳聚糖作为天然多糖中的唯一碱性多糖，具有良好的可生物降解和生物相容性以及 无毒、吸湿保湿、吸附、抗菌等优良特性，其相对分子质量分布从数十万到数百万，可 溶于大部分稀酸溶液，包括如稀醋酸、稀盐酸、稀甲酸等水溶液，但其不溶于水和碱性 溶液，这个性质是壳聚糖最重要的特性之一【1 1 ，也正因为壳聚糖只溶于稀酸而不溶于水 和普通的溶剂这一特性，限制了其在许多方面的应用，为此，国内外采用各种各样的方 法对壳聚糖进行化学改性以期改善其溶解性能，其中固体壳聚糖盐是一类工艺简单，贮 存，运输和使用非常方便，而且水溶性良好的壳聚糖质子化产物，并具有许多独特的生理 活性和功能性质。 1 2 壳聚糖盐性质与应用的研究进展 目前壳聚糖盐按制备工艺可分为两种类型：其一是用酸溶液使壳聚糖氨基质子化 然后经过脱水干燥得到的固体产品；其二是壳聚糖与有机酸直接定量反应得到的固体壳 聚糖盐产品。这两种产品都能在水中直接溶解，使用方便且自溶性能明显。一般来说壳 聚糖与有机酸直接干混得到的固体壳聚糖盐产品因壳聚糖结构上的氨基没有完全质子 化，所以存在溶解均匀性差的缺点，而完全质子化的固体壳聚塘盐稳定、溶解性好、样 品均匀，能直接在水中溶解【2 】，使用方便并具有许多优良的特性因而被用于与人们生活 关系密切的各个领域。例如在医疗应用方面，水溶性壳聚糖盐不像壳聚糖那样受p h 值 的影响，因而被用作一种安全有效的能使吸收增强的药物，因其可以直接水化，直接溶 于水后能高度离子化，整个分子伸展开来可以广泛的接触鼻粘液【3 】，壳聚糖盐溶液治疗 痉挛病时可刺激汗毛根部生物碱蓖蓉胺和天仙子碱的释放【4 1 ，作为药物辅剂时，在较高 的p h 值下可以很好的增强药物的溶解性，因此壳聚糖盐被用来当肠炎特效药【5 】在化妆 品的应用方面，由于水溶性壳聚糖有机酸盐p h 值与人的正常皮肤p h 平均值相近，正 常的人的皮肤为p h 4 7 的弱酸性【6 】，固体壳聚糖乙酸盐o 1 有效浓度对于改善化妆品乳 液与皮肤之间的相容性有很大的帮助。皮肤过敏性的使用者可以从这个性质中得到意想 不到好处。可以使皮肤润滑【7 】，使维生素e 这种化妆品的有效成分顺利穿过透皮肤角质 厂。西大学硕士学位论文壳聚糖二元酸盐的结构与性能表征及其抗菌书u 里研究 层，壳聚糖盐产品溶于水在头发表面成膜，具有保湿和使头发容易梳理且变的柔软的功 能【8 】，壳聚糖盐还被用作其他方面，在废水处理上，壳聚糖盐有很好的絮凝性能且在中性 环境下可溶解【9 1 ；除了这些，壳聚糖盐也可以被用来制作膜塑品或抗菌纤维产品【1 0 1 。 还有崔胜云等对碘化壳聚糖的性质进行了研究【1 1 1 ，采用成盐法制备了样品碘化壳 聚糖，对碘化壳聚糖的抗菌活性用倾注法测定，进行了抗病毒实验，研究证实该碘化壳 聚糖的抗菌能力要比碘化钾及壳聚糖增强好多，而且加快了杀菌速度。壳聚糖及其衍生 物独特的生理性能，例如促进上皮细胞增生和生成血管、增强免疫力、抑制肿瘤、降低 血脂和血糖、对人类的正常的生理功能进行调节【1 2 】，对于这种壳聚糖在抗菌方面有广泛 的应用。 杜予民，唐汝培【1 3 】采用共混溶液的方法成功制备出壳聚糖水杨酸盐一明胶共混膜， 用x r d 、红外、扫描电镜等对其结构进行了表征，并测试了抗菌性能及力学性能。实 验结果显示，壳聚糖水杨酸盐一明胶共混膜中具有强烈的氢键相互作用，并且相容性良 好。随明胶含量增大其力学性能增强明显，共混膜的抗张强度最大是明胶含量为3 0 ， 共混膜抗菌性随明胶的增加而下降，但其抗菌性能明显比壳聚糖膜要高。水杨酸的引入 对于促进其力学性能及抗菌性能有益。该共混膜可以作为伤口的防护材料，应用前景广 泛，综上所述，通过改性获得的壳聚糖盐由于其独特的性质，在人类生活的各个方面愈 来愈受到推广和应用。 1 3 化学分子与d n a 相互作用的研究进展 最近几年，对于小分子与d n a 作用的研究受到人们的重视，d n a 与小分子的反应 伴随着很多生物效应，溴化乙锭这种荧光探针能嵌入到d n a 分子的双螺旋结构中，因 而在研究物质与d n a 相互作用时，受到广泛的应用。d n a 与含杂环的物质反应时， d n a 相邻碱基与杂环的物质形成配体。z h o n g 等【1 4 】用荧光光谱与紫外光谱的方法研究 了治疗心脏病的新药与d n a 的结合作用，证明这种结合属于嵌插结合杨频等【l5 】首次研 究了含氮杂环的邻啡哕啉、联吡啶的钴、镍配合物如何作用于小牛胸腺d n a ，并获得 了一定成果。小分子可以作为d n a 测试结构的探针，因其与d n a 相互作用时具有较 强的光谱信息，所以可以用于d n a 分子光开关及d n a 传感的指示。k r i s h n a 等【16 】利用 荧光光谱分析技术研究了抗癌药物红豆杉醇与d n a 的结合作用，其中的结合量用摩尔 法求出，路1 1 刀研究发现小栗碱在与d n a 作用后荧光强度有了很大的增强，x i 等【1 8 】研 2 广西大掌硕士掌位论文壳聚糖二元酸盐的结构与性能表征及：j t - 抗菌机理研究 究生物碱t y l p h o r i n eb 对d n a 的相互作用是有选择性的，并通过紫外和荧光光谱对此结 果进行了研究。 与d n a 相互作用的研究伴随着许多新方法和新技术的应用，n e a u l t 等【1 9 1 采用拉曼 光谱技术得到低浓度时阿司匹林是通过磷酸骨架的p o 基团与d n a 的a t 碱基对结合， n a j 等采用圆二色谱法研究了双道诺霉素与d n a 的相互作用。c h e n 等【2 1 】系统研究了 小檗碱等与双螺旋寡聚脱氧核苷酸的相互作用采用独特的电喷雾离子质谱法。s a n d s t r o m 等【捌采用1 h n m r 法考察了诺氟沙星与d n a 的相互作用。e v s t i g n e e v 等【2 3 1 用1 h n m r 法 对维生素b 2 衍生物、道诺霉素这两者同时与d n a 低聚物作用进行了分析研究。b o u d r e a u 等f 2 4 】证实了纺锤菌素与d n a 寡聚核苷酸双链的互相影响，观察到1 3 c n m r 化学位移 的变化。l a v a l l e y 等【2 5 】用采用原子力显微镜法研究了金纳米与d n a 之间的相互作用。 y a n g 掣2 6 】对于米托葸酮络合物影响白血病细胞d n a 的合成，结果证实该络合物对细胞 d n a 的合成具有很强的阻止作用。 近年来，小分子配合物特别以钌( i i ) 多吡啶配合物为代表的与d n a 大分子的相互作 用成为研究的热点，c h a i r s 通过多种手段证实了钌( i i ) 多吡啶配合物与d n a 主要靠静电 作用结合。b a r t o n 通过平衡透析和光物理方法，研究了钌( i i ) 多吡啶异构体与结构不同、 组成不同的d n a 反应。在研究过程中配合物的中心离子多是过渡金属等，很少与主族 金属元素相互关联，a l e j e h t 2 7 1 报道了锢( i i i ) 配合物抗癌活性较强，有很好的临床效果。 在药物与d n a 的相互作用研究方面，双苯并咪唑、e b 、吖啶橙及中性红等染料常 常作为荧光探针，用于对药物小分子与d n a 作用方式的指示。王瑞琼等【2 8 】通过偏振荧 光法证明丝裂霉素与d n a 的作用方式为沟区和部分嵌入两种结合方式。n i 等【2 9 】以n r 为荧光探针，用紫外光谱法和固定波长同步荧光法考察了盐酸氯丙嗪和中性红与d n a 的竞争性结合。b e t h 等【3 0 】制成了一种新型染料探针并在研究中应用这种探针探讨了与 d n a 之间的相互作用。曹瑛等【3 l 】用n r 代替e b 作为荧光探针研究吩噻嗪类与d n a 的 相互作用，研究结果与用e b 为探针的测定结果相符合。冯喜增等【3 2 】探讨了p 环糊精衍 生物探针型对于主一客分子的识别，对于主体分子与d n a 的作用能力和方式进行了分 析，此项成果可用于药物定向进攻靶目标。u e n o 等【3 3 】对于一种新型的0 【一螺旋多肽设计 进行尝试，这种多肽分子结构具有芘取代基和环糊精单元，并对于d n a 的解聚作用进 行了模拟，陈1 3 4 利用环糊精探讨d n a 与亚甲基蓝作用方式，证实了d n a 与亚甲基蓝 存在静电作用。张【3 5 】研究了中性环糊精超分子与d n a 作用，采用共振光散射技术分析 指出环糊精可以嵌入d n a 的双螺旋结构中。 3 厂。西大学硕士掌位论文 亮聚糖二元酸盐的结构与性能表征及其封0 菌机理研究 在研究多肽与d n a 相互作用和多糖与d n a 相互作用方面，宫霞等1 3 6 】研究了抗菌 活性肽与细菌染色体的相互作用机理，结果显示抗菌肽m d l 一1 可与大肠杆菌d n a 染色 体发生相互作用，其作用模式为抗菌肽m d l 1 与大肠杆菌d n a 骨架的磷酸基团通过静 电引力结合，然后沟槽结合，最后抗菌肽m d l 1 与d n a 相互作用方式为以静电引力与 嵌入结合的混合作用方式。卢奎等【3 7 】用荧光光谱法研究色氨酸二肽与d n a 的相互作用， 得出色氨酸二肽与d n a 的作用方式为静电和嵌人混合模式。李等【3 8 】改进技术以鲨鱼软 骨为原料制备多糖s c a m p ，理化性质分析s c a m p 含有n 乙酰半乳糖胺( 2 9 9 0 ) 、 硫酸根( 1 3 5 0 ) 、葡萄糖醛酸( 2 7 0 0 ) ，红外光谱测试表明多糖有0 【糖苷键的 糖残基，通过荧光光谱分析表明了多糖与d n a 的作用构效关系。为其临床抗癌提供了 帮助。陈季武等【3 9 】研究了灵芝多糖香菇多糖、云芝糖肽对d n a 的作用，结果表明了灵 芝多糖效果最好，陈郧东等【4 0 】得到壳聚糖与质粒d n a 作用当电荷比等于或大于2 时， 所得到样品可以用无水乙醇提纯，在一定温度下，作用大概2 小时壳聚糖可以降解放出 质粒d n a ，这一结果对药物载体的释放提供了很大的实验依据。曾戎等【4 1 】对磷酰化壳 聚糖仿生衍生物的制备及和d n a 的相互作用进行了系统的研究。研究证明壳聚糖衍生 物的电荷状态是影响与d n a 的作用的最重要因素，两性的磷酸胆碱壳聚糖在中性环境 下与d n a 作用显著，乙基磷酸胆碱磷酰化由于带有正电荷与d n a 有强烈的静电作用。 刘晓非等【4 2 】考察低分子量壳聚糖对质粒d n a 和m r n a 的相互作用。结果显示壳聚糖及 其衍生物与d n a 相互作用是靠静电引力的，对于m r n a 的复制起阻碍作用的是相对分 子质量为3 0 0 0 50 0 0 的d 羧甲基壳聚糖和壳聚糖原料，但是d 羧甲基壳聚糖效果相对较 为明显，据认为产生这种差别可能是因为0 一羧甲基壳聚糖样品氨基的质子化能力较强 造成的。另外羧甲基壳聚糖可以阻碍大肠杆菌d n a 的转化。陈郧东等【4 3 】研究了壳聚糖 与d n a 复合物形成机理，通过测定n a s 0 4 离子浓度对c s e b d n a 复合体系的影响时 发现，增加离子浓度，平衡体系荧光强度会不断减弱，证明壳聚糖与d n a 发生了静电 作用。张海容等】药物分子与d n a 作用程度d 进行了深入的研究，并比较了壳聚糖、 羧甲基壳聚糖和羧甲基纤维素的作用力大小，结果进一步证明了羧甲基壳聚糖与d n a 存在着嵌插结合的作用。 综上所述，多糖类与d n a 的作用的研究已成为该领域研究热点之一，壳聚糖及其壳 聚糖二元酸盐与d n a 的相互作用的研究，对壳聚糖二元作为基因治疗载体方面的研究具 有重要的参考意义。壳聚糖及其盐类与d n a 的相互作用研究的结果，与多糖具有提高人 体免疫力、抗肿瘤等生物活性等研究结果互相印证，为相关理论提供了丰富的实验依据。 4 j r - 西大学硕士掌位论文壳聚糖二元酸盐的结构与性能表征及其抗菌机理研究 研究壳聚糖及壳聚糖盐与d n a 之间相互影响和作用方式，还有助于在分子水平上深入 了解壳聚糖及其盐的抗菌机理，揭示壳聚糖及其盐结构与功能的关系。 1 4 壳聚糖及其衍生物抗菌机理的研究进展 壳聚糖抗菌机理的研究有助于壳聚糖在抗菌方面的实际应用，尤其是抗菌机理的研 究结果对如何通过化学改性提高壳聚糖及其衍生物的抗菌性具有明显的参考价值，迄今 为止，人们对于壳聚糖的抗菌机理仍存在两种不同观点，一种观点认为由于壳聚糖n h 3 + 所带正电荷与细菌细胞膜磷酸上的负电荷互相作用，细菌的细胞膜内外通透性增大，导 致细胞内酶类糖类各组分外流，细菌细胞死亡；另一种观点则认为小分子壳聚糖可以进 入细菌细胞内部，对蛋白质合成和r n a 转录造成干扰，从而抑制细菌生长。因为不同 菌种细胞膜的结构有所不同，壳聚糖的抗菌机理可能存在不同。对于革兰氏阴性菌，壳 聚糖及其盐可能是直接到达细菌细胞内部达到抗菌的目的。而对于对革兰氏阳性菌，壳 聚糖则可能是在外膜上通过堆积和对细胞膜的破坏来达到抑制细菌生长的效果；l i u l 4 5 】 等曾经研究，当壳聚糖与金黄色葡萄球菌作用时，菌体外膜被破坏并且有物质堆积外膜 上，对于内膜则无明显变化。当与大肠杆菌作用时，破坏了分裂中的细胞膜，细菌细胞 内物质泄漏，部分新生细胞的细胞膜缺失或者没有细胞内物质。正在分裂的大肠杆菌细 胞被壳聚糖抑制严重，未分裂的细胞细胞膜无什么变化只是有点变厚。 抗菌机理不同除受菌种不同影响外，还受到很多因素影响】尤其是壳聚糖的性质包 括分子量和脱乙酰度等因素的影响，除此以外，p h 和温度等环境因素也会产生影响。 n o 4 7 】等研究表明，不同分子量的壳聚糖对同一菌种的最小抑制浓度会因分子量不同而 改变；j r h o a d e s 等报道了壳聚糖抗菌效果会受壳聚糖的浓度影响；吴等【4 明系统研究 了多个因素对壳聚糖抗菌效果的影响。在中性条件下，壳聚糖的浓度为0 5 效果最好。 壳聚糖的抗菌性得到了科学界的公认，但是壳聚糖本身固有的缺点，如在中性或碱性条 件下水溶性不好也是众所周知的，因此如何通过化学改性使其水溶性增大，也就倍受人 们的关注。 过渡金属离子与壳聚糖具有协同抗茵。在研究过渡金属离子的抑菌机理方面，存在 多种理论。一种假说是致使菌体生长异常使细菌体内蛋白质变性；金属离子通过阻碍 d n a 的复制达到抑菌目的；一种假说是金属离子破坏细胞膜使系统电子传递阻断，从 而阻碍细菌生长。但是这些金属离子因很容易被还原【5 0 】而影响其抗菌性能。壳聚糖结构 5 广西大学硕士学位论文亮聚糖二元酸盐的结构与性能表征及其抗菌机理研究 的- n h 2 可以作为一个电子给体，金属离子结合在n 原子周围，与壳聚糖进行络合作用 也就容易，离子的稳定性得到加强，产生壳聚糖金属离子复合物，抗菌性能因此得到 增强。熊等【5 1 】将a g ，z n 与羧甲基壳聚糖制成相应的羧甲基壳聚糖金属离子复合物，复 合物不但发挥了金属离子的作用而且对于羧甲基壳聚糖的抗菌性也增强了，对于治疗创 面感染的常见菌有益。贾等【5 2 】等制备了壳聚糖的季铵盐，壳聚糖的季铵盐有很多优良特 性，壳聚糖的季铵化不仅提高了壳聚糖的抗菌性，而且其水溶性得到了提高，实验结果 表明，季铵化壳聚糖的抗菌效用强于壳聚糖。结果还表明，烷基链较长的和相对分子量 较大的季铵盐对大肠杆菌的抑制作用最好。y a n g 5 3 】等制备了壳聚糖n 烷基化的葡萄糖 等单糖和乳糖等二糖的衍生物，结果表明经过n h 2 烷基化改性的壳聚糖在中性和碱性条 件有更好的水溶性。壳聚糖的乳糖和纤维二糖衍生物对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都 具有一定程度的抑制作用，在中性或碱性条件下，壳聚糖的抑菌性低于乳糖和纤维二糖 衍生物。 衍生物的抗菌机理一般与壳聚糖的有所不同，比如壳聚糖磺酸酯衍生物的抗菌机理 与壳聚糖的抗菌机理就不相同。研究表明壳聚糖磺酸酯对金黄色葡萄球菌具有抑制作 用，对大肠杆菌没有；壳聚糖磺酸酯的季铵化衍生物抑制金黄色葡萄球菌的生长，但对 大肠杆菌不影响：衍生物酰化产物对金黄色葡萄球菌的抗菌效果增强，对大肠杆菌微弱 的抗菌效果。表明其衍生物的抑菌作用于细菌的生长关系不是很大。从一个侧面反映它 们的抗菌机理的不同。这类衍生物水溶性虽然有所改善但是抑菌作用并没有明显提高。 壳聚糖磺化衍生物是壳聚糖衍生物非常重要的一类，壳聚糖引入硫酸根基团，这类 衍生物在中性或碱性条件下可溶于水。壳聚糖衍生物硫酸根基团带负电，通过与金属离 子螯合抑制细菌生长，因为螯合的金属离子是细菌生长所必须的。黎碧娜【5 4 】等和h u a n g t 5 5 】 等通过不同的反应路线得到多种磺化壳聚糖，磺化壳聚糖的抑菌作用比壳聚糖抗菌性要 强很多。 陈凌云等【5 6 】研究羧甲基壳聚糖的抑茵作用时发现，分子量越小抑菌作用越强，唐等 研究证实羧甲基壳聚糖对口腔疾病产生的菌具有抑制作用。壳聚糖与其它物质混合制成 膜，得到