壳聚糖是一种来源丰富的天然生物大分子,具有抗菌性、生物相容性、吸湿保湿性、成膜性、絮凝性和生物可降解性等诸多优良性能,广泛应用于食品、医药、造纸、海水淡化、废水处理等生物与化工等领域。羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)是壳聚糖季铵化衍生物中的一种,季铵基团的引入使壳聚糖克服了只能在酸性条件下溶解的缺陷,改善了水溶解性,并具有更好的抗菌性。但好的抗菌性也往往意味着一定的细胞毒性,平衡杀菌性和生物相容性这一对矛盾是一个非常重要的课题。选用配伍性好的杀菌剂与之复配,一方面能够降低每一种杀菌剂的用量,降低毒性,提高生物相容性,另一方面还能发挥杀菌剂分子之间的协同作用,保证良好的杀菌性。本文使用琼脂稀释法和MTT法研究了阳离子大分子季铵盐壳聚糖(HACC)、聚六亚甲基双胍(PHMB)和聚季铵盐(PQ-1)的最小抑菌浓度和细胞毒性,结果表明在安全浓度范围内,PHMB的抑菌效果优于PQ-1,因此,选择PHMB与HACC进行配伍,以此来平衡杀菌性和生物安全性。本研究首次将PHMB作为第二杀菌剂与HACC复配,形成杀菌性和生物相容性皆好的HACC-PHMB双杀菌体系。结合光学显微成像和荧光光谱法,研究了HACC-PHMB在水溶液中的微观形态与杀菌能力之间的关系。并将该双杀菌体系应用于隐形眼镜护理液中。具体工作如下:首先,分别研究了 HACC的最小抑菌浓度和细胞毒性,发现HACC在最小抑菌浓度时,具有一定的细胞毒性,细胞增殖率不足100%,表明单独HACC不能同时兼顾杀菌性和生物相容性。鉴于单杀菌剂杀菌能力的局限性,考虑对杀菌剂进行复配,将HACC作为第一杀菌剂,通过加入第二种杀菌剂来平衡杀菌性和生物相容性的矛盾。由于HACC具有阳离子特质,因此,选择阳离子杀菌剂PHMB或PQ-1与之配伍,根据最小抑菌浓度和生物安全性结果,选择PHMB与HACC进行复配形成双杀菌体系。其次,将HACC和PHMB溶于缓冲液中,制成HACC-PHMB双杀菌体系,并研究了不同比率的杀菌性和细胞毒性,当HACC/PHMB为100/1和150/1时,双杀菌体系的具有合格的杀菌率和细胞增值率,且150/1的杀菌效果最好。该结果表明HACC和PHMB具有很好的配伍性,能产生很好的协同杀菌作用,满足杀菌和生物无毒的双重要求。再者,通过光学显微成像法研究了聚集体微观形态对杀菌性能的影响,并结合芘探针荧光光谱法探究聚集体微观形态变化的内在驱动力。研究结果表明,HACC分子在缓冲液中呈现松散的聚集状态,PHMB的加入导致聚集状态发生改变。当少量的PHMB被加入时,HACC-PHMB聚集体的颗粒很小,在缓冲液中分散度高,表明PHMB与HACC之间的疏水相互作用,减弱了 HACC分子间相互作用,使HACC-HACC相互分离,HACC-PHMB聚集体形成。而聚集体的亲水部分,如氨基NH2和铵正离子NH4+,会汇集在聚集体表面,这些暴露的阳离子增大了聚集体表面电荷,促使HACC-PHMB聚集体比松散的HACC自聚体更易与微生物外膜相互作用,导致更多微生物死亡。当PHMB的加入量增大时,HACC-PHMB聚集体呈现较大体积且紧密的形态,此时表面电荷更大,这些大的紧密的聚集体通过静电作用吸引并覆盖在外膜带负电的细菌或真菌,形成一层面积较大的包裹层,更大程度上阻碍微生物排泄废物和获取营养物质,阻碍它们的生长与繁殖,因此,当HACC/PHMB质量比增大时,杀菌率随之增高。由此推断,此时微生物细胞膜的外部作用是主要的协同杀菌方式。最后,我们将最佳配比下杀菌率高、生物相容性好的HACC-PHMB双杀菌体系应用于隐形眼镜护理液,与清洁剂、螯合剂、渗透压调节剂等混合制成护理液样品。该护理液样品能抑制90%以上白色念珠菌和99.9%以上金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的繁殖,而且无细胞毒性;理化性能研究表明样品的pH、渗透压和澄清度皆在合格的范围内;样品具有很好的保湿性和清洁效果,与市售品牌爱尔康博士伦护理液相当或更好。同时,对HACC和PHMB这两种杀菌剂的含量分析方法进行研究,分析表明,HACC含量可以用高效液相法测定,PHMB可以通过紫外吸收法或高效液相法检测,且前者的线性相关性较好。