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壳聚糖具有良好的广谱抑菌活性,被广泛应用于抗菌材料、食品工业、医学、农业等领域。研究表明,壳聚糖衍生物与金属发生配位反应,所制备的金属配合物,不仅具有壳聚糖本身独特的生物活性,而且有可能起到协同效应,增强各自的生物活性,甚至会产生新的生理活性功能。这类配合物的抗菌活性和SOD活性明显增强,能够有效地抑制超氧阴离子自由基O2-·,可作为SOD模拟酶减轻植物逆境胁迫的伤害。目前,关于壳聚糖衍生物金属配合物的研究较少。因此,研究这些配合物的抗菌活性及其SOD活性具有十分重要的意义。
本论文对壳聚糖进行四个方面的改性并合成系列配合物。第一,合成羧甲基壳聚糖,并合成配合物1-6(cmcts-Cu(Ⅱ),cmcts-Cu(Ⅱ)-hpb,cmcts-Cu(Ⅱ)-tbz,cmcts-Cu(Ⅱ)-bpy,cmcts-Cu(Ⅱ)-im,cmcts-Cu(Ⅱ)-phen);第二,合成壳聚糖磷酸酯,并合成配合物7-11(pcts-Cu(Ⅱ),pcts-Cu(Ⅱ)-hpb,pcts-Cu(Ⅱ)-tbz,pcts-Cu(Ⅱ)-im,pcts-Cu(Ⅱ)-phen);第三,合成琥珀酰化壳聚糖,并合成配合物12-15(sucts-Cu(Ⅱ),sucts-Cu(Ⅱ)-hpb,sucts-Cu(Ⅱ)-tbz,sucts-Cu(Ⅱ)-im):第四,合成壳聚糖双胍盐,并合成配合物16-18(gcts-Cu(Ⅱ),gcts-Ni(Ⅱ),gcts-Co(Ⅱ))(cmcts=羧甲基壳聚糖,pcts=壳聚糖磷酸酯,sucts=琥珀酰化壳聚糖,gcts=壳聚糖双胍盐,hpb=2-(2-吡啶)苯并咪唑,tbz=2-(4-噻唑基)苯并咪唑,bpy=2,2-联二吡啶,im=咪唑,phen=1,10-邻菲咯啉)。
本文通过红外光谱、紫外可见光谱、差热热重分析、原子吸收光谱等对这些配合物进行了表征,并研究了其生物活性。
使用试管二倍稀释法测定了这些配合物对大肠杆菌(G-)、金黄色葡萄球菌(G+)、苏云杆菌(G-)及枯草芽孢杆菌(G+)的抗菌活性,从最小抑菌浓度的结果来看,羧甲基壳聚糖系列配合物1-5的抗菌活性相对于药物配体cmcts有较大的提高,抗菌活性顺序可表示为2＞3＞4＞5＞1,cmcts系列三元配合物对这四种细菌菌的抗菌活性比二元配合物要强;壳聚糖磷酸酯系列配合物7-11对这四种细菌的抗菌活性明显高于配体pcts,其中配合物8的抗菌活性最强,抗菌活性顺序可表示为8＞9＞7,配合物10,11的抗菌活性相对于配合物7并没有提高;琥珀酰化壳聚糖系列配合物13和14对的抗菌活性明显高于配体,而配合物12和15的抗菌活性相当,跟配体sucts相比,对枯草杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果要好;壳聚糖双胍盐系列配合物16和18的抗菌活性明显高于配体gcts,而配合物17除对大肠杆菌的抗菌性能与gcts相当外,对其他三种菌的杀菌能力也强于配体gcts。
应用改进的NBT光照还原法对四个系列配合物进行了SOD活性研究,实验表明这些配合物对超氧阴离子自由基O2-·都有较好的抑制效果,具有良好的SOD活性。其中cmcts系列抑制率为9.89～97.37％,pcts系列为31.51～96.99％,sucts系列为15.07～91.64％,gcts系列为1.75～98.25％。
玉米幼苗抗盐胁迫实验表明,在中度盐害的情况下,用羧甲基壳聚糖系列配合物对玉米浸种、叶面喷施,三叶期后对幼苗的生理生化指标进行检测,结果发现经SOD模拟物浸种、叶面喷洒处理,生物量提高-18.99～79.17％(茎叶长),-15.48～119.05％(鲜重),体内SOD活性增幅为1.65～95.79％,初步表明上述配合物能有效抑制玉米幼苗所受的盐害胁迫作用。