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海藻酸钠/壳聚糖/ZnO复合材料的制备及其在药物缓释、食品保鲜中的应用研究

【摘要】:海藻酸钠(sodium alginate,SA)是一种天然多糖,具有无毒、生物相容性好、生物可降解性好、成本低、来源广泛、明显的pH敏感性及易与多价阳离子形成凝胶等优点,在医药领域及食品工业应用前景广阔。但是,作为药物载体和食品保鲜膜,海藻酸钠存在机械性能差、溶胀率高等缺陷,这限制了海藻酸钠在医药和食品领域的进一步应用。采用纳米粒子作为交联剂是改善海藻酸钠性能,拓展其应用范围的可行性方法。为验证其有效性,本实验采用直接沉淀法制备了纳米氧化锌,将其加入海藻酸钠凝胶珠测试其对于溶胀及缓释性能的影响,将其加入海藻酸钠保鲜膜测试其对机械性能及保鲜性能的影响。首先以硝酸锌为锌源,氢氧化钠为沉淀剂,羧甲基壳聚糖(CMCS)为分散剂和稳定剂,形成氢氧化锌沉淀,进一步脱水干燥后得到纳米氧化锌(CMCS-ZnO NPs)。通过X射线粉末衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪、紫外分光光度计等对制备的CMCS-ZnO NPs进行表征。通过共混法将CMCS-ZnO NPs添加到海藻酸钠凝胶珠中制得SA/CMCS-ZnO凝胶。通过体内外溶胀实验、体内外药物释放实验等测试了凝胶珠的溶胀及缓释性能;通过共混法将CMCS-ZnO NPs添加到海藻酸钠保鲜膜中测试了CMCS-ZnO NPs对海藻酸钠保鲜膜机械性能、水蒸气透过性、水溶性、抗菌性能及保鲜性能的影响。主要结论如下:(1)制备的CMCS-ZnO NPs为近球形颗粒,平均粒径为100 nm左右,当其浓度低于0.1 mmol/L时对MC3T3-E1细胞毒性较低,所制备的CMCS-ZnO NPs对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有较好的抗菌效果。(2)SA/CMCS-ZnO凝胶珠在所测试浓度下无明显细胞毒性。CMCS-ZnO NPs可有效降低海藻酸钠凝胶的溶胀率,并提高其缓释性能。SA/CMCS-ZnO凝胶珠可提高姜黄素在紫外光照下的稳定性。大鼠体内实验表明SA/CMCS-ZnO凝胶珠可实现药物的pH敏感性释放,并可提高药物的生物利用度。(3)CMCS-ZnO NPs加入海藻酸钠保鲜膜中可提高膜的拉伸强度,水抵抗力,但降低了膜的断裂伸长率;CMCS-ZnO NPs有效降低了膜的水蒸气透过系数和紫外光透过性,提高了膜的抗菌性能,对水果(葡萄和橘子)有较好的保鲜效果,为海藻酸钠保鲜膜的实际应用提供理论基础。

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