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壳聚糖是一类资源丰富的天然高聚物,具有生物可降解性、生物相容性、生物无毒性并且有良好的吸湿保湿性和抗菌活性等特点,被广泛用于医药卫生、生物技术、纺织品、污水处理、化妆品、和农业等领域。壳聚糖的水溶性限制了其应用(在酸性溶液中可溶,在pH值大于6.5的中性及碱性水溶液中溶解性不好)。为了增加其水溶性同时获得吸湿保湿、抗菌性等更好的特性,非常必要对壳聚糖进行改性。季铵盐壳聚糖不仅保留了壳聚糖良好的吸湿保湿好抗菌性,而且在中性和碱性溶液中也有良好的水溶性。 本文利用季铵盐壳聚糖的水溶性,研究不同分子量和不同取代度季铵盐壳聚糖的吸湿保湿性和抗菌性等,首次将季铵盐壳聚糖应用于隐形眼镜护理液中,并进行探索性的研究,具体研究工作如下: 首先,采用阳离子醚化剂2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(EPTAC)与壳聚糖水溶液中合成,制得了不同取代度的季铵盐壳聚糖,通过正交试验确定最佳合成条件,以及探索各反应因素对取代度的影响。根据极差的大小得出对季铵盐取代度影响因素(从大到小)依次为壳聚糖与EPTAC的摩尔比、反应温度和反应时间。 其次,研究了不同取代度和不同分子量的季铵盐壳聚糖性质,实验结果表明,随着取代度增加,水溶性逐渐增强。改性后的季铵盐壳聚糖除较低取代度外,在中性和碱性溶液中的溶解性都有较大的改善。通过吸湿动力学研究,季铵盐壳聚糖的吸湿过程符合Lagergren二级吸附动力学模型,表明季铵盐壳聚糖的吸湿过程主要亲水基团和水分子氢键结合的化学吸附。接触角研究表明,DS=84.4% Mn=800kDa和DS=88.3%Mn=100kDa的季铵盐壳聚糖相对其他季铵盐壳聚糖有较小的接触角,与吸湿保湿性结果基本一致。取代度越高,润湿性越好。此外,DS=84.4% Mn=800kDa和DS=88.3%Mn=100kDa的季铵盐壳聚糖对E.coli和S.aureus具有强的抗菌能力,其中DS=84.4%Mn=800kDa对E.coli和S.aureus的最小抑菌浓度分别为0.025mg/mL和0.25mg/mL,DS=88.3% Mn=100kDa对E.coli和S.aureus的最小抑菌浓度分别为0.025mg/mL和0.2mg/mL。 最后,将季铵盐壳聚糖应用到隐形眼镜护理液中,作为吸湿保湿剂和抗菌剂。考虑眼部舒适性、泪膜蛋白和有益菌群的正常比例,筛选配方其他成分。通过配伍性和稳定性考察,确定季铵盐壳聚糖隐形眼镜护理液的配方。具体配方如下:缓冲剂为磷酸氢二钠0.12%w/v和磷酸二氢钠0.01%w/v、渗透压调节剂为NaCl0.89%w/v、螯合剂为EDTA-2Na0.02%w/v、清洁剂为泊洛沙姆4070.05%w/v、杀菌剂和保湿剂为季铵盐壳聚糖0.1%w/v。该配方对E.coli作用2h的杀灭率为100%,对S.aureus作用4h的杀菌率达到99.99%。配方蛋白清除率满足行业要求,细胞毒性与市场上常用品牌产品毒性相当。54℃恒温恒湿培养箱内14d加速实验表明,配方液存放前后的透光率、pH、粘度、润湿性基本保持不变。对E.coli和S.aureus的悬浮定量杀菌实验结果保持一致。