γ-聚谷氨酸/壳聚糖多孔复合支架材料的制备、表征及性能的研究

为提高骨组织工程支架材料的力学性能,改善其生物活性,修饰改性天然高分子,本文采用接枝共聚/冷冻干燥法制备多孔γ-聚谷氨酸/壳聚糖复合材料,通过红外吸收光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、吸水性试验以及降解性试验等对材料进行了材料结构表征和性能评价,为其新型组织工程材料提供科学依据。结果显示:该复合材料具有多孔结构,孔径约100.29±40.46μm,空隙率83.45%;该复合材料的平均吸水性为465%±38%,500 rpm离心3min后保水性能达到329%±33%;该复合材料具有良好的降解性,比壳聚糖有更好的降解性,12周降解百分率为12.96%。该共聚复合材料能有效地克服γ-聚谷氨酸和壳聚糖各自的缺点,是一种很有潜力的组织工程支架材料。

γ-聚谷氨酸/壳聚糖复合磷酸钙骨水泥制备、表征及性能

背景:骨缺损修复是一个复杂的过程,将成骨因子施加于骨缺损区域以刺激成骨,已被证明有显著的效果。目的:制备γ-聚谷氨酸/壳聚糖复合磷酸钙骨水泥,并观察其理化性质,探索其作为生长因子载体的缓释功能。方法:通过喷雾冷冻干燥法制备γ-聚谷氨酸/壳聚糖凝胶颗粒,装载重组人骨形态发生蛋白2生长因子,与磷酸钙骨水泥的固相通过湿法预混、研磨和冷冻干燥,按比例添加固化液,注模按压成型,即制备复合磷酸钙骨水泥载体。以磷酸钙骨水泥为空白对照,对该复合载体凝固时间、抗压强度、物相分析、微观表征、体外释放性能及生物相容性等进行观察和分析。结果与结论:(1)γ-聚谷氨酸/壳聚糖的添加未改变磷酸钙骨水泥的理化性质,各组间初凝时间与终凝时间及抗压强度未见明显差异;(2)扫描电子显微镜观察改性后的磷酸钙骨水泥呈片状晶体形态,γ-聚谷氨酸/壳聚糖颗粒均匀分散其中;(3)γ-聚谷氨酸/壳聚糖复合磷酸钙骨水泥能明显促进骨细胞体外增殖;(4)体外模拟实验表明γ-聚谷氨酸/壳聚糖复合磷酸钙骨水泥具有较好的缓释功能。

γ-聚谷氨酸/壳聚糖复合膜吸附性的影响因素分析

通过试验寻求γ-PGA/CS复合膜中γ-聚谷氨酸与壳聚糖的最佳合成比例,并对复合膜吸附性、吸水性和保水性进行研究。结果发现添加了γ-聚谷氨酸的复合膜,金属离子吸附力、吸水力和保水力皆有所增加,而聚谷氨酸和壳聚糖的比例为1:6的复合膜体现出更为明显优势,具有较强的保水性、吸水性和金属离子吸附能力。

γ-聚谷氨酸/壳聚糖纳米胶囊在香精缓释中的应用研究

制备了香精-γ-聚谷氨酸/壳聚糖纳米胶囊,并研究其缓释性能。以γ-聚谷氨酸和壳聚糖为原料、茉莉香精为模型,利用聚电解质自组装法在常温常压下制备纳米胶囊,利用纳米粒度激光分析仪对其平均粒径和粒径分布进行测定,选出最优的条件,然后利用电子鼻对其进行缓释性能测定。当乳化剂(Teewen-80)添加量为10%、乙醇添加量为0.5mL、香精添加量为2%时,得到的茉莉香精纳米胶囊的平均粒径为153nm,粒度分布系数为0.208,Zeta电位为35.2mV。该茉莉香精纳米胶囊在室温下具有明显的缓释能力。因此,以生物材料γ-聚谷氨酸和壳聚糖为原料制备的香精纳米胶囊粒度均一,可以应用于香精缓释。

γ-聚谷氨酸/壳聚糖纳米颗粒的制备及pH响应释放性能

利用生物相容性良好的γ-聚谷氨酸(γ-PGA)和壳聚糖(CS)制备表面分别带正、负电荷的pH响应性纳米颗粒,并用其包载抗生素阿莫西林。利用动态光散射仪、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射和透射电镜对载药纳米颗粒的结构和形貌进行表征,考察两种纳米载体的pH响应释放药物能力及其对细胞的毒性。研究结果表明,带负电荷的纳米颗粒显示出更好的pH响应控释药物的能力。在模拟胃部环境下,载药纳米颗粒的粒径大小稳定在200~300 nm,药物释放量仅为25%。在中性至弱碱性的肠道细胞间隙下,其粒径增大到1μm左右,药物释放量增加到85%。此外,细胞毒性实验表明该药物载体对细胞没有毒性,载药纳米颗粒对肠道细菌的抑制效果比游离药物的更好。

γ-聚谷氨酸/壳聚糖负载紫杉醇复合纳米粒子的制备与研究

紫杉醇是美国FDA批准的用于治疗卵巢癌和乳腺癌的药物。本研究以γ-聚谷氨酸(γ-PGA)/壳聚糖(CS)为研究对象,制备壳聚糖/γ-聚谷氨酸复合纳米粒子。选择紫杉醇(TXL)作为模型药物,根据紫杉醇的浓度变化研究复合纳米粒子的载药性能。红外光谱表征和差示扫描量热分析及电子透射电镜证实药物包埋成功。

γ-聚谷氨酸/壳聚糖凝胶制备优化及保水固沙性能

以γ-聚谷氨酸(γ-PGA)和壳聚糖(CS)为原料制备一种用作保水固沙材料的凝胶,利用热重分析研究结构变化,以宁夏沙头坡沙土为材料测试其保水性能和抗风蚀性能。结果表明,最佳制备工艺为:γ-PGA与CS的添加比例为20∶80,其添加总量为3. 0 g,乙酸浓度0. 4 mol/L,乙酸添加量20 m L,此条件下吸水倍率为50. 89±0. 23。热重分析表明,γ-PGA和CS间发生了相互作用。由保水试验和抗风蚀试验可知,经8 d后γ-PGA/CS凝胶仍有一定保水性能和抗风蚀能力。使用γ-PGA/CS保水剂后土壤中水分蒸发速率明显降低,空白组15 d累计蒸发率达到93%,使用γ-PGA/CS保水剂后8 d累计蒸发率为70%;γ-PGA/CS保水剂添加量为0. 1%时,风蚀模数从35. 6 g/(m2·min)降低至27. 3 g/(m2·min),固化层厚度为1. 5 cm;使用γ-PGA/CS保水剂后土壤颗粒中> 0. 25 mm团聚体含量增加13. 7%。

PB试验结合BBD响应面法优化纳豆γ-聚谷氨酸发酵条件

为探究发酵纳豆γ-聚谷氨酸(poly-γ-glutamic acid,γ-PGA)产量和感官品质的最佳发酵条件,本实验以纳豆发酵后的γ-PGA产量和感官评价的综合评分为指标,利用单因素实验、Plackett-Burman试验设计、最陡爬坡试验和Box-Behnken响应面法优化纳豆发酵工艺。确定纳豆的最佳发酵条件为:大豆浸泡pH7.2,发酵温度37.10℃,发酵时间24.20 h,接种量4.00%,装瓶量19.90%,在此优化条件下,γ-PGA产量达3.65 mg/g,感官评分为31.67,综合评分为10.04,实验结果与模型预测值无显著性差异,稳定可靠。

基于壳聚糖和γ-聚谷氨酸的协同絮凝法对赤砂糖回溶糖浆的澄清脱色研究

基于壳聚糖和γ-聚谷氨酸的协同絮凝对赤砂糖回溶糖浆进行澄清脱色处理。实验中,通过先后加入壳聚糖、γ-聚谷氨酸实现协同絮凝,应用于赤砂糖回溶糖浆的澄清脱色,获得了理想的效果。运用单因素和多因素正交实验探讨了壳聚糖用量、pH、γ-聚谷氨酸用量、反应温度等因素对澄清脱色效果的影响,结果表明:壳聚糖和γ-聚谷氨酸对糖浆澄清脱色的最佳工艺条件为:壳聚糖量0.5g/L;γ-聚谷氨酸量0.06g/L;pH5.0;反应温度20℃。在最佳工艺条件下,脱色率达到66.5%。

γ-聚谷氨酸改性生物炭对镉污染土壤的修复作用

为了强化生物炭对镉污染土壤的修复作用,采用γ-聚谷氨酸对玉米秸秆生物炭进行活化改性,采用扫描电镜和红外光谱对γ-聚谷氨酸改性生物炭的结构进行表征,通过模拟土壤镉污染试验,探究γ-聚谷氨酸改性生物炭对Cd^(2+)的钝化效果。结果表明,γ-聚谷氨酸改性生物炭的羟基和羧基官能团数量显著增加。与施加1.0%原始生物炭处理相比,在镉污染土壤中施加等量的γ-聚谷氨酸改性生物炭处理,其土壤的阳离子交换量、有机质含量及土壤磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶的活性均显著提高,分别提高9%、17%、18%、15%、20%;土壤中残渣态Cd的含量增加15%,弱酸可提取态Cd的含量降低27%,土壤中Cd^(2+)的生物有效性明显降低;种植的小白菜根和叶中Cd^(2+)含量显著降低。综上,γ-聚谷氨酸改性可以提高生物炭钝化土壤中镉的能力,γ-聚谷氨酸改性生物炭在镉污染土壤修复中极具潜力。

γ-聚谷氨酸和鱼蛋白水溶肥对松花菜生长和产量的影响

为明确γ-聚谷氨酸和鱼蛋白水溶肥在蔬菜生产上的作用,以松花菜为供试作物,设置常规施肥、γ-聚谷氨酸、鱼蛋白3个处理。试验结果表明,γ-聚谷氨酸处理和鱼蛋白处理都能显著提高松花菜的株高、茎粗,提升松花菜品质和产量,增加松花菜的经济效益,以鱼蛋白处理对松花菜增产增效效果更好。

γ-聚谷氨酸生产菌的筛选及其对乳液稳定性的影响

豌豆分离蛋白营养丰富,在食品领域应用广泛,而较差的水溶性限制了其应用范围。为探究微生物来源的γ-聚谷氨酸(γ-PGA)对豌豆分离蛋白乳液稳定的作用,采用平板分离方法从传统自制黄豆酱中分离到1株高产胶状发酵产物的菌株BM202001,经16S r RNA基因测序和序列同源性分析鉴定为枯草芽孢杆菌。菌株发酵产物经纯化后,采用紫外光谱、红外光谱、氨基酸分析等方法鉴定为γ-PGA。通过测定乳液电位、粒径和微观结构,发现0.01%γ-PGA与15 mg/mL豌豆蛋白制备的乳液稳定性好,液滴小且均匀,可提高豌豆蛋白乳液的稳定性。研究结果为拓宽γ-PGA和豌豆蛋白在食品中的应用提供参考。

γ-聚谷氨酸生物有机肥制备及其对土壤营养和青菜品质的影响

为提高农业资源利用价值,发展可持续农业,本研究基于产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌A-5制备一种γ-聚谷氨酸生物有机肥。制备过程为:(1)将秸秆风干粉碎后与畜禽粪便、豆粕、味精废液混匀,得到发酵基质,所述畜禽粪便、秸秆、豆粕和味精废液的质量比为4~8∶4~8∶1~4∶0~1;(2)将枯草芽孢杆菌A-5种子接种液接入所述发酵基质中,混匀发酵,得到所述γ-聚谷氨酸生物有机肥。采用大田小区试验研究其对小青菜的促生作用及在降低作物热害中的应用。结果显示,本研究的γ-聚谷氨酸生物有机肥利用农业废弃物作为发酵基质,成本低廉,能够促进作物养分吸收、增产提质、改善土壤理化性质,并提高作物的对高温天气的抗逆性。

γ-聚谷氨酸的固体发酵及其保湿性和抗氧化特性研究

γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid,γ-PGA)具有保湿、抗冻、成膜等生物特性,有保鲜保水、吸附重金属等作用,微生物发酵是产γ-PGA的主要方式。研究以豆腐乳、酸菜、黄豆酱为材料,分别通过平板划线法获得单菌落,利用紫外分光光度法测定不同发酵液中的γ-PGA含量,从而筛选出γ-PGA高产菌种,产量为43.96 g/L。对菌种进行芽孢和革兰氏染色后,进一步通过分子鉴定后确定该高产菌株为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)。通过单因素及正交试验获得了菌种固态发酵生产的最佳参数,即黄豆为重度破碎(破碎程度为70%),菌液接种量为2%,发酵时间为42 h,产量为118.19 g/L;上清液经醇沉、透析和低温冷冻干燥后获得γ-PGA粗产品;通过考察γ-PGA粗产品溶液的挥发量对其保湿性和抗氧化性进行了研究,结果显示,γ-PGA粗产品的保湿率随浓度的增加而略有上升,当γ-PGA的添加量为80μg/mL时,保湿率可达98.95%,DPPH·清除率达75.35%。以上研究结果为γ-PGA的固体发酵生产和植物源保湿剂的开发利用提供了理论依据。

环γ-聚谷氨酸的制备及美白活性研究

目的 制备环γ-聚谷氨酸,研究其美白活性。方法 以谷氨酸(Fmoc-Glu-OTBU)为原料,制备四元、八元和十元的环γ-聚谷氨酸(cyclo-γ-PGA),通过体外和细胞内实验,研究3种不同相对分子质量(M_(r))的cyclo-γ-PGA的酪氨酸酶抑制活性。结果 测得3种产物四元cyclo-γ-PGA、八元cyclo-γ-PGA和十元cyclo-γ-PGA纯度分别为98.31%,95.29%,95.67%,M_(r)分别为516.39,1032.83,1291.28。以γ-PGA为对照品,3种不同M_(r)的cyclo-γ-PGA均具有不同程度的酪氨酸酶抑制活性,其中十元cyclo-γ-PGA酪氨酸酶活性在体外和细胞内均最强。结论 cyclo-γ-PGA具有美白活性,美白活性随着M_(r)的增大而增加,且在细胞内的特性表现更优异;cyclo-γ-PGA的美白活性要高于γ-PGA,为后续cyclo-γ-PGA用于皮肤美白和化妆品领域中提供理论基础。

不同施肥梯度下γ-聚谷氨酸肥料增效剂对草坪的影响

本研究通过在草坪养护过程中设置不同的有机肥施用梯度(0、20、40g·m^(-2)),施肥后随水施用不同浓度(0、0.5、1、1.5%·10L·m^(-2))的γ-聚谷氨酸肥料增效剂,用以探究不同施肥梯度下γ-聚谷氨酸肥料增效剂对草坪的影响。结果表明:碳基微生物活性有机肥料有助于提升草坪质量并增加草坪土壤有机质含量;20g·m^(-2)的有机肥施用梯度下,土壤有机质含量随着增效剂的使用呈现出先升高后降低的趋势,40g·m^(-2)有机肥施用梯度下,增效剂用量与土壤有机质含量成负相关。本研究为煤基微生物活性有机肥料和聚合氨基酸类肥料增效剂在草坪养护过程中应用提供合理的依据。

γ-聚谷氨酸敷料的制备及其性能研究

目的:制备一种适合激光术后创面使用的γ-聚谷氨酸多功能敷料。方法:以过氧化氢诱导的L929细胞为氧化损伤模型,通过MTT法评价不同分子量和不同浓度γ-聚谷氨酸的体外抗氧化损伤能力,通过皮肤封闭型斑贴试验和重复性开放涂抹试验,评价γ-聚谷氨酸敷料的保湿性、安全性和创面愈合能力。结果:H_(2)O_(2)浓度为0.8 mmol/L时细胞存活率为59.73%±8.71%,选择在该浓度下建立L929细胞损伤氧化模型。γ-PGA在0.5~2.0 mg/mL时在H_(2)O_(2)刺激下细胞存活率均显著提高,对比研究不同分子量的γ-PGA发现,H-γ-PGA修复细胞损伤抗氧化的效果最佳。以1.0、1.5、2.0 mg/mL H-γ-PGA分别配制不同浓度的γ-PGA敷料A、B、C,人体封闭斑贴试验和重复性开放型涂抹试验表明受试者对γ-PGA敷料A、B、C的皮肤反应均为阴性,无不良反应;γ-PGA敷料A、B、C在8 h内的角质层水分含量变化率均>15%、经表皮水分留失量变化率均<15%,表明γ-PGA敷料A、B、C的保湿性好,还具有皮肤屏障修复的能力;γ-PGA敷料的创面愈合情况(红肿持续时间、痂皮脱落时间)均优于生理盐水组和空白对照组,具有统计学意义。结论:γ-聚谷氨酸敷料具有优异的保湿性、抗氧化性、皮肤屏障修复能力,兼具良好的人体安全性和促进创面愈合的能力,具备在激光术后创面使用的潜力。

壳聚糖/γ-聚谷氨酸负载硫酸链霉素纳米微胶囊的制备及特征分析

为延长硫酸链霉素的作用时间,提高其对烟草青枯病的抗病能力并减少其残留,利用壳聚糖与γ-聚谷氨酸间的静电自组装作用形成纳米微胶囊,在成囊过程中将硫酸链霉素负载其中,制备了壳聚糖/γ-聚谷氨酸负载硫酸链霉素纳米微胶囊,并对不同硫酸链霉素用量及壳聚糖和γ-聚谷氨酸的质量比对成囊效果及负载效果的影响进行了研究。结果表明:随着硫酸链霉素添加量的增加,微胶囊的载药量增大;随着壳聚糖与γ-聚谷氨酸质量比的减小,不同硫酸链霉素添加量下,包封率均呈增大趋势,同时载药量均呈降低趋势;当硫酸链霉素添加量为10 mg,m(壳聚糖)∶m(γ-聚谷氨酸)=20∶17时,包封率最高(85.2%),载药量达46.8%。傅立叶变换红外光谱分析及差示扫描量热法分析结果表明,微胶囊对硫酸链霉素负载效果较好;透射电子显微镜下,载药纳米微胶囊呈规整实心球形,粒径分布较均匀,平均粒径在20～50 nm之间;模拟释放结果表明,纳米微胶囊对硫酸链霉素具有缓释效果。

壳聚糖/姜黄素/γ-聚谷氨酸可食性复合膜的制备及对培根和火腿的保鲜效果

以壳聚糖(chitosan,CS)、γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid,γ-PGA)为成膜材料,添加姜黄素(curcumin,Cur)制备可食性复合膜,对膜的厚度、水溶性、透明度、表面结构等进行研究,并对其在培根和火腿表面的抗菌保鲜效果进行评价。结果表明:γ-PGA的添加可减小复合膜的厚度,增加膜的水溶性;通过扫描电子显微镜观察到,CS/Cur/γ-PGA复合膜的表面较为紧密;通过分析各单一成分和复合膜的傅里叶变换红外光谱初步推测,复合膜液中CS、Cur、γ-PGA三者之间发生了相互作用。将不同涂膜处理的培根和火腿于28℃、相对湿度50%条件下贮藏3 d,与市售保鲜膜包装组相比,CS/Cur/γ-PGA复合膜涂膜组肉制品感官品质更优,且菌落总数约低1(lg(CFU/g))。因此,CS/Cur/γ-PGA可食性复合膜的开发有望在食品抑菌保鲜等方面发挥潜在的积极作用。

混合糖浆的γ-聚谷氨酸和壳聚糖协同絮凝脱色工艺研究

采用壳聚糖和γ-聚谷氨酸这两种絮凝剂协同对含有多种单糖的混合糖浆进行脱色研究,并采用正交试验设计对工艺进行优化。试验结果显示,此种脱色法除了对赤砂糖回溶糖浆脱色效果显著,对于本试验室研制的混合糖浆的脱色作用也良好。优化出的最佳脱色条件为:在100m L 25°Bx混合糖浆中,壳聚糖溶液0.25g/L、p H 4.5、脱色温度30℃、脱色6min、γ-聚谷氨酸溶液0.07g/L时,得到脱色率为65%。