壳聚糖季铵盐-纳米银聚醚砜抗菌膜的研制及抗菌性能研究(3)
1.1.2 烷基化壳聚糖
壳聚糖的烷基化反应是指羟基或氨基部分引入烷基, 生成壳聚糖烷基化衍生物。发生在氨基上的反应产物为N-羟基壳聚糖，发生在羟基基团上的反应产物为O-羟基壳聚糖。壳聚糖引入烷基后, 其分子间氢键明显减弱, 因此烷基化壳聚糖的溶解性会大大增大,但引入的烷基链的长短也能影响其溶解性，因此改变引入烷基链的长短可有效控制其溶解性能。Guo等[8]也采用烷基化壳聚糖与碘甲烷反应合成了 N-烧基化壳聚糖季按盐,并研究了它的抗菌性,结果表明,N-烧基化壳聚糖季按盐抗菌能力较CTS明显增强,是由于受分子结构中阳离子的影响。烷基化壳聚糖具有优良的水溶性, 吸附性, 抑菌性, 为壳聚糖的开发利用带来了大好前景, 壳聚糖的烷基化衍生物将被考虑作为抑菌剂[9] , 农药取代剂[9] , 等多方面的利用。壳聚糖烷基化衍生物将成为未来极具开发潜力的新型生物有机功能性材料。
1.1.3 酰基化壳聚糖
壳聚糖的酰基化过程在CTS分子链上导入了芳香族或脂肪族酰基，酰基衍生物可以通过CTS与酸酐和酰氯等物质的反应来制成。一般来说，酰化反应在水乙酸/甲醇、吡啶/三氯甲烷、乙醇/甲醇、DMA-LiCl等介质中进行。通过控制反应条件，酰化反应发生在氨基上的产物为N-酰基壳聚糖，发生在在羟基上的产物为O-酰基壳聚糖[10,11]。壳聚糖酰基化在保留了良好的生物相容性下还使其水溶性得到了改善，而且，成为潜在的医用高分子聚合物，而且还可以作为新型制膜材料使用。利用CTS与乙酸反应，控制反应条件，可同时对CTS进行N-乙酰化和O-乙酰化[12]，反应方程式如图1.2所示。
CTS与乙酸反应方程式
1.2 HTCC的应用
1.2.1 抗菌性
CTS是目前最热门研究的抗菌药物之一,与其它抗菌剂相比,CTS有着更高的抗菌活性、更广的抗菌谱、更高的杀菌率以及对动物细胞较低的毒副作用[13],并在此基础上，壳聚糖季铵盐又继承了季按盐优良的抗菌性,因此大大提高了抗菌能力。有很多学者在研究壳聚糖季按盐的抗菌性实验中发现,随正电性季铵盐基团的引入,壳聚糖分子与菌体细胞壁负离子间的相互作用显著提高,致使菌体死亡,并且壳聚糖季铵盐的抗菌性能随季铵盐基团中烷基链长度的增加而提高，即取代度的增加而增强[14-17]。采用GTMAC与CTS反应,通过控制二者的摩尔比可以获得了不同取代度的经丙基三甲基氯化按壳聚糖(HTCC)。
1.2.2 生物相容性
壳聚糖季铵盐可作为基因传递系统中DNA的有效载体，是因为它是聚阳离子化合物，可以与DNA结合，形成高分子聚合电解质，并以其基因转染率高，细胞毒性小等优点在基因靶向传递方面显示出较高的应用价值[18,19]；壳聚糖季按盐可作为缩胺酸、蛋白质类、铁类等药物的载体，通过薄皮组织，从而安全有效地促进药物的吸收，并且能够改善药物在胃肠道内的停留时间，提高其利用率[20]；另外，有其它研究显示，壳聚糖季铵盐能增强机体的免疫功能，可诱导癌细胞的调亡，并有一定的抑瘤作用[21,22]。
1.2.3 成膜性
壳聚糖季按盐因具有良好的生物相容性、抗菌性、易生物降解性以及成膜性，广泛认为是理想的成膜材料，引起了人们的关注。Hoven[23]等采用碘甲烷对CTS进行季铵化改性，制备出了表面荷正电的改性壳聚糖膜,该膜与原CTS膜相比,对pH值的依赖性较小，并且对蛋白质具有更好的选择吸附性。但是壳聚糖季按盐还是存在一系列问题限制它的应用。因此，众多学者将壳聚糖季铵盐作为活性层，引入基膜，制备了大量性能更为优异的复合膜。