壳聚糖/磺丁基-β-环糊精纳米粒子的制备及其对海藻酸钠膜物理性能的影响

摘要

以壳聚糖(chitosan,CS)和磺丁基-β环糊精(sulfobutylether-β-cyclodextrin,SBE-β-CD)为原料制备CS/SBE-β-CD纳米粒子,通过单因素试验探究不同条件对CS/SBE-β-CD纳米粒子粒径、多分散系数(polydispersity index,PDI)和Zeta电位的影响,得到CS/SBE-β-CD纳米粒子制备的最佳条件,并以透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)和傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对CS/SBE-β-CD纳米粒子进行结构表征,探究添加CS/SBE-β-CD纳米粒子对海藻酸钠膜机械性能(拉伸强度、断裂延伸率)以及物理性能(膜厚度、水蒸气透过率(water vapor permeability,WVP))的影响.结果 表明,CS/SBE-β-CD纳米粒子的最佳条件为CS分子质量100 kDa、CS溶液pH 4.0、CS质量浓度0.75 mg/mL、CS与SBE-β-CD质量比0.8∶1.该条件下制备的CS/SBE-β-CD纳米粒子粒径、PDI以及Zeta电位分别为245.1 nm、0.068和+30.2 mV.TEM观察发现CS/SBE-β-CD纳米粒子粒径均一且为规则球形.FTIR分析结果显示,CS与SBE-β-CD之间发生了静电结合,同时CS/SBE-β-CD纳米粒子形成后氢键作用增强.与空白海藻酸钠膜溶液相比,当膜溶液中CS/SBE-β-CD纳米粒子的质量浓度为1.00 mg/mL时,复合膜的拉伸强度由18.18 MPa增加到29.15 MPa,断裂延伸率由38.91％下降至26.42％,WVP由0.36 g·mm/ (m2·h·kPa)下降至0.21 g·mm/ (m2·h· kPa).本研究制备的CS/SBE-β-CD纳米粒子能够改善和提高海藻酸钠膜的机械性能与物理性能.