生物相容性棕榈基聚合物表面活性剂在天然橡胶胶乳潜在稳定应用中的评价(一).pdf
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1、对环境友好型表面活性剂潜在地取代那些高毒性和不可生物降解的市售表面活性剂的研究至关重要。以棕榈油衍生物为原料,通过聚酯化反应成功合成了两种生物相容性高分子阴离子(AS1)和非离子(NSI)表面活性剂。通过在玻璃试管内测试琥珀酸脱氢酶活性(MTT法)测定了表面活性剂的细胞毒性。结果显示,两种表面活性剂以剂量和时间依赖方式使人角化细胞(HaCaT)、小鼠成纤维细胞(3T3)、小鼠肝细胞(H2.35)和犬肾细胞(MDCK)的细胞生存能力均达到8 0%以上。用最小杀菌浓度(MBC)法评价了两种表面活性剂的抗菌潜力。结果表明,AS1对大多数检测的格兰氏阳性细菌具有显著的抗菌活性。同时,只有一种革兰氏阴性
2、菌(鲍曼不动杆菌)被NS1成功地减少。随后将两种表面活性剂配合成天然橡胶胶乳(NRL)。从流变学研究来看,AS1具有更好的粘度特性,具有较长的线性粘弹性区(LVR),类似于高氨(HA)NR L,这表明其在乳胶环境中具有潜在的稳定性。关键词:抗菌剂;细胞毒性;生物基聚合物表面活性剂;线性粘弹性区;棕榈基1前言表面活性剂在胶乳稳定中发挥着重要作用,尽管它们通常在天然橡胶胶乳(NRL)配合中添加较少量的表面活性剂。表面活性剂特别是一种具有容易吸附于界面的表面活性剂。尽管表面活性剂对乳胶的整体稳定性有影响,但在成膜过程中,表面活性剂不会与橡胶颗粒化学结合。因此,它们可以通过薄膜迁移并浸出。从橡胶胶乳颗
3、粒中浸出的表面活性剂引起了全世界的关注,主要是由于表面活性剂的毒性、有限的生物降解性以及表面活性剂造成的污染都对水生态系统有害。最近,体外培养方法,特别是电解槽系列已被广泛用于检测表面活性剂的毒性。体外细胞毒性试验在评估表面活性剂的环境毒性及其职业健康风险方面具有很大的潜力。从油棕树或油棕中提取的棕榈油富含单不饱和脂肪酸、抗氧化剂和维生素。棕榈仁油(PKO)富含月桂酸,已被证明对细菌具有抑菌作用,如对金黄色酿脓葡萄球菌(S.aureus)、链球菌和白色念珠菌(C.albi-cans)具有抑制作用。据报道,不饱和脂肪酸皂对革兰氏阳性菌更有效,而饱和脂肪酸皂对革兰氏阴性菌更具活性。陈等人的研究表明
4、,游离脂肪酸,特别是油酸(OA)可以抑制许多革兰氏阳性菌的生长,包括医院和社区相关的耐甲氧西林金黄色酿脓葡萄球菌(MRSA),其剂量对人类皮脂细胞无毒。Vijayarathna等人已经证明,油棕甲醇提取物在其最低抑制浓度(MIC)的0.5、1.0 或2.0 倍时对白色念珠菌具有显著的262023年第49 卷现代橡胶技术抑制作用。最近,我们先前的研究发现,掺入棕榈仁油/大豆油(SBO)混合物的NRL膜可以对粘附的金黄色酿脓葡萄球菌产生9 2.5%的抗菌活性,而PKO/SBO混合物对大肠杆菌(E.coli)没有显著的细菌对数降低。然而,由PO衍生物合成的聚合物潜在抗菌活性尚未得到广泛报道,因此,研
5、究这些聚合物的抗菌效果是值得的。本研究的目的是合成生物相容性棕榈油基聚合物表面活性剂,并分别通过MTT和MBC测定评估其细胞毒性和抗菌活性。已经将这些表面活性剂配合到NRL中。通过流变试验研究了NRL混合材料的流动性和线性粘弹性。综合来看。这些结果可以为后续研究这些生物相容性棕榈油基聚合物表面活性剂在乳胶稳定应用中的潜力提供坚实的基础。2实验2.1材料十二烷基硫酸钠(SDS)、甘油、甲苯、邻苯二甲酸氢钾、酚酞、乙醇、氢氧化钠、氢氧化钾、聚山梨醇酯或吐温-8 0(T80)和聚山梨醇酯或者吐温-2 0(T20)购自马来西亚雪兰莪州默克私人有限公司,该公司是默克KGaA制造商(德国达姆施塔特的子公司
6、);HaCaT人角化细胞的细胞系(A T CCPCS-2 0-0 10 T M)、NIH/3T 3小鼠成纤维细胞(ATCCCRL1658TM)、H 2.35小鼠肝细胞(ATCC-CRL-1995TM)和犬肾细胞MDCK(NBL-2)(A T CC CCL-34TM)【购自美国马纳萨斯的美国典型培养物学院(A T CC);加拿大胎牛血清(FBS)和二甲基亚矾(DMSO)由美国密苏里州SigmaAldrichSdn.Bhd,Selangor,M a l a y s i a(Si g m a A l d r e c h Co.制造商的子公司)提供;Dulbecco改良的Eagle培养基(D M EM
7、)购自美国纽约格兰岛的Gibco公司。MuellerHilton肉汤(MHB)购自马来西亚雪兰栽州Sigma-Aldrich私人有限公司,SigmaAldrich公司制造商(美国密苏里州圣路易斯)的子公司;不同类型的菌株,MSSA,E.、大肠杆菌和肺炎克雷伯菌(肺炎克雷伯菌)由马来西亚国际医学大学多学科实验室提供;MRSA和鲍曼不动杆菌(A.b a u ma n i i)的纯培养物则是马来西亚普特拉大学Vasanthakumari Neela博士的厚礼;干橡胶含量为6 0 wt%的高氨(HA)保存NRL购自马来西亚柔佛州唐阁NR胶乳浓缩物制造商Getahindus(M)Sdn.Bhd;硫、氧化
8、锌、二丁基二硫代氨基甲酸锌(ZDBC)和Winstay-L购自拜耳公司(德国勒沃库森)的子公司马来西亚拜耳有限公司。所有化学品都是未经进一步提纯拿来使用的试剂。2.2方法2.2.1棕榈脂肪酸聚合物表面活性剂的合成棕榈脂肪酸与完全生物来源的单体通过聚酯化反应合成了两种PO阴离子(AS1)和非离子表面活性剂(NS1)。这些表面活性剂的物理化学性质、表面张力和低发泡性能已被详细表征,并在别处进行了报道。2.2.2细胞毒性研究用MTT法测定了两种合成的聚苯乙烯基聚合物表面活性剂与HaCaT人角化细胞、H2.35小鼠肝细胞、MDCK犬肾细胞以及NIH/3T3小鼠成纤维细胞的生物相容性。如其他地方报道的那
9、样,采用了MTT测定方案。SDS和T80被用作商业参比物进行比较。最初,将细胞放在DMEM中培养,并在37 的湿润培养箱中培育。然后将细胞进行胰蛋白酶解并以110 4个细胞/孔的密度接种到9 6 孔板中。将接种的细胞培育2 4小时。相应地制备具有六种不同浓度的聚合物表面活性剂(3.12 5、6.2 50、27第1期李帅星生物相容性棕榈基聚合物表面活性剂在天然橡胶胶乳潜在稳定应用中的评价12.500、2 5.0 0 0、50.0 0 0 和10 0.0 0 0 g/mL)的新鲜培养基,将其用于代替培养基,并将细胞处理2 4小时、48 小时和7 2 小时。在每个时间点结束时加入约10 L的MTT染
10、料溶液,并在37 下再培育4小时。之后,除去培养基,用10 0 L二甲基亚矾(DMSO)溶解甲醛晶体。用微孔板读取器(D y n e x O p s y s M R 2 410 0)在57 0 nm的波长下记录每个孔的相对吸光度读数。用等式(1)计算细胞活力。用未经表面活性剂处理的细胞作为参比物。A试验物细胞活力X100(1)A|参比物式中:A试验物是指在57 0 nm处记录的试样的吸光度读数;A参比物是参比物的吸光度读数。在每种表面活性剂浓度下,通过三次测定获得平均细胞生存能力,并以剂量-反应曲线表示,使用“学生)t试验与载体参比细胞配对,对每种表面活性剂进行统计分析,并根据相对于参比物的细
11、胞生存能力对细胞毒性进行评级。比较了每对的毒性差异。2.2.3抗微生物研究琼脂稀释管法是根据临床实验室标准研究所(CL SI)指南进行的,并进行了一些小的修改。最初,将表面活性剂试样相应地溶解于具有5%v/vT20的9%DMS0水溶液中,从而获得30%v/v的AS1和10%v/v的NS1。在两种表面活性剂上制备一系列稀释液,并将其加入熔融和回火的Mueller-Hin-ton琼脂(MHA)中。将混合物立即混合,使每根管中的AS1最终浓度分别为15、10、6、3、1.5、0.7 5、0.37 5和0.18 8%v/v,而每管中的NS1最终浓度分别为2、1、0.5和0.2 5%v/v。同样地,DM
12、SO和T20在每个管中的最终浓度分别不超过1.8%和1.0%v/v。参比管仅含有既没有AS1也没有NS1但具有DMSO和T20的MHA。在此之前,在Mueller-Hinton肉汤(MHB)中培养五种不同类型的细菌(MSSA、M R SA、大肠杆菌、肺炎克雷伯菌和鲍氏不动杆菌),直到其在37的对数生长期,并将其细胞密度调整为10 8cfu/mL(等于0.5McFarland)。然后将细菌悬浮液进一步稀释至10 7 cfu/mL,总共2 L。将细菌悬浮液滴在每个试管中的琼脂表面上,然后在37 下培育2 0 小时。最后用新鲜MHB将试管完全重新悬浮,并在培育后通过标准平板计数法测定悬浮液中的细菌数
13、量。评估了表面活性剂对某些细菌的最低杀菌浓度(MBC),并与参比管进行了对比。其中导致cfu/mL减少3-1og1o的表面活性剂混合物的最低浓度被视为MBC。2.2.4表面活性剂在表面活性剂溶液中的分散AS1 和 NS1的表面活性剂溶液是通过将表面活性剂、水与氢氧化钾在低于10 0 的温度下连续搅拌混合而制备的。将溶液冷却至室温,并将溶液的总固体含量(T SC)调节至10 wt%。2.2.5配合NRL根据表1将表面活性剂溶液掺入HA-NRL中。为了进行比较,制备了没有AS1或NS1的的参比试样。使配料胶乳熟化2 4小时。将混合物的最终总固体含量(TSC)调节至30 wt%。根据表1将表面活性剂
14、溶液掺入HA-NRL中。为了进行比较,在没有AS1或NS1的情况下制备参比试样。使配合的胶乳熟化2 4小时。将混合物的最终总固体含量(TSC)订调节至30 wt%。2.2.6NRL混合物的表征2.2.6.1pH值测量pH值表示试样的酸度或碱度,它对乳胶的离子稳定性具有重要的指示作用。NRL混合物的pH值使用Eutech pH700台式pH计在室温下按照ISO976方法测量。记录一式三份平均值。282023年第49 卷现代橡胶技术表1NRL混合物的配方配合成分重量份(干料)HANRL(6 0 重量%)100聚合物表面活性剂溶液(2 0 wt%)0.1、0.3、0.5、0.8、1.0氢氧化钾溶液(
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