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水凝胶作为一种高吸水高保水材料,应用于多种领域。在医疗方面水凝胶的三维网状结构以及丰富官能团使其具备药物负载与条件可控释放的性能可借鉴于抗菌水凝胶的制备与应用,便能得到相应的负载抗菌剂的抗菌水凝胶。水凝胶抗菌材料大都采用水凝胶基材负载抗菌剂的方式达到抗菌的目的。嗜酸乳杆菌作为益生菌,天然抗菌剂之一,来源广泛且可再生,其在发酵过程中除产生乳酸、乙酸和双乙酰外,还能产生细菌素类抑菌物质,所以嗜酸乳杆菌具有作为抗菌剂的潜力。所以将其作为抗菌剂制备出一种新型的以菌抗菌的抗菌水凝胶,以期待有良好的抗菌应用。(1)通过将WPU与PVA,SA与PVA简单物理共混,在不加入交联剂的情况下经循环冷冻的方法可以制得两种氢键交联的水凝胶;两种水凝胶材料属于大孔材料,孔径远远大于50 nm达到了微米级,扫描电镜观察以及溶胀率孔隙率的测试表明WPU、SA与PVA的体积比例为1:2时的三维空洞结构最佳,所以可以通过控制WPU/PVA,SA/PVA的比例来控制三维孔隙结构的大小;共混后的水凝胶材料相较于原料结晶性能有提高,且PVA的含量越高,结晶性能越好。(2)以浸泡负载的方法制备了负载嗜酸乳杆菌为抗菌剂的RG-WPU/PVA、RG-WPU/PVA 水凝胶;对水凝胶负载条件的优化表明RG-WPU/PVA水凝胶在浸泡时间10 h,温度为31℃,pH=3,水凝胶原料原料体积比例为1:2,凝胶质量2.5 g菌液浓度为1×108 cfu/mL,菌液体积为30 mL;RG-SA/PVA水凝胶在浸泡时间10 h,温度为31 ℃,pH=3,水凝胶原料原料体积比例为1:2,凝胶质量2g菌液浓度为1×108 cfu/mL,菌液体积为30 mL时能达到载菌量与载菌率的最大化且不造成菌液以及资源的浪费。扫描电镜和红外的测试可以看到水凝胶的网状结构没有改变,无新峰生成,所以嗜酸乳杆菌附着在凝胶表面不影响其孔洞结构以及化学结构,结合Zeta电位测试中RG-WPU/PVA、RG-WPU/PVA水凝胶负载嗜酸乳杆菌零点电位分别偏移到2.7与2.1,表明菌体与材料之间有氢键以及静电力的作用存在;热重曲线表明载菌后两种水凝胶分解温度提高约20℃,菌种的负载能提高水凝胶热稳定性,结晶度测试表明载菌后水凝胶结晶性能有所降低。(3)载菌水凝胶的释放菌种的过程是快速的过程,两种水凝胶均能在25 min内达到菌种释放的平衡。RG-WPU/PVA、RG-WPU/PVA两种水凝胶在温度因素下的释放符合Peppas释放模型,过程中分别以31 ℃、34 ℃为界限分为不规则扩散以及Fick扩散,在pH因素下RG-WPU/PVA水凝胶的菌种释放过程属于溶蚀扩散,RG-SA/PVA水凝胶释放菌种在前10 min属于溶蚀扩散,10 min后RG-SA/PVA水凝胶菌种释放在pH小于5的环境中属于溶蚀扩散,在pH大于6后不符合Peppas释放模型。(4)通过抑菌圈实验与抑菌效率实验说明嗜酸乳杆菌浓度越高,抑菌效果越好,嗜酸乳杆菌对葡萄球菌的抑菌效果好于大肠杆菌,最低抑菌浓度分别是1.7×104 cfu/mL、1.7×105 cfu/mL。嗜酸乳杆菌的不断繁殖以及产物的分泌使其具有良好抗菌的持久性。不同pH下的菌种培养表明,菌种在pH=3到pH=10的环境中都可以生存。载菌水凝胶制备成功后宜采用冷冻干燥或真空的方式保存。