| 卢成帅,戎旭辉,秦柯,孟光范,李霞,韩文佳.季铵化细菌纤维素的制备与抗菌性能研究[J].中国造纸,2025,44(10):24-32 |
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| 季铵化细菌纤维素的制备与抗菌性能研究 |
| Preparation and Antibacterial Properties of Quaternized Modified Bacterial Cellulose |
| 收稿日期：2025-06-18 修订日期：2025-07-04 |
| DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2025.10.003 |
| 关键词: 细菌纤维素 抗菌性能 自由基聚合 |
| Key Words:bacterial cellulose antibacterial performance free radical polymerization |
| 基金项目:2024年科教产项目（2024ZDZX01）；济南市“新高校20条”资助项目（20228103）；济南市市校融合发展战略工程项目（JNSX2023040）；山东省自然科学基金（ZR2023QB038）；齐鲁工业大学科教产融合试点工程基础研究培新项（2023PX055）；山东省科技型中小企业创新能力提升工程项目（2023TSGC0319）。 |
| 作者 | 单位 | 邮编 | | 卢成帅* | 齐鲁工业大学（山东省科学院）绿色造纸与资源循环全国重点实验室,山东济南,250353 | 250353 | | 戎旭辉 | 齐鲁工业大学（山东省科学院）绿色造纸与资源循环全国重点实验室,山东济南,250353 | 250353 | | 秦柯 | 齐鲁工业大学（山东省科学院）绿色造纸与资源循环全国重点实验室,山东济南,250353 | 250353 | | 孟光范 | 齐鲁工业大学（山东省科学院）绿色造纸与资源循环全国重点实验室,山东济南,250353 | 250353 | | 李霞 | 齐鲁工业大学（山东省科学院）绿色造纸与资源循环全国重点实验室,山东济南,250353 | 250353 | | 韩文佳* | 齐鲁工业大学（山东省科学院）绿色造纸与资源循环全国重点实验室,山东济南,250353 | 250353 |
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| 摘要:本研究通过2-溴异丁酰溴与细菌纤维素（BC）分子链上的羟基发生溴代烷基取代，在BC链上锚定溴（Br）活性基团。随后，通过引发原子转移自由基聚合（SI-ATRP）技术，将二甲基二烯丙基氯化铵（DADMAC）接枝到BC表面，制备季铵化细菌纤维素（QBC）。并系统研究其结构、性能及抗菌机理。结果表明，随着季铵化接枝反应时间的延长，DADMAC逐步接枝至BC链上，并在反应24 h后制备得到样品QBC24。在此过程中，QBC24的表面粗糙度逐渐增加，其结晶度指数由80.37%显著降低至73.21%，而表面Zeta电位则由-25.4 mV跃升至25.1 mV。QBC24所携带的季铵盐阳离子能够有效破坏细胞结构，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均超过99%，展现出优异的广谱抗菌性能。 |
| Abstract:In this study， bromination alkyl substitution was achieved by reacting 2-bromoisobutyryl bromide with the hydroxyl groups of the bacterial cellulose (BC) molecular chain， thereby anchoring bromine active groups onto the BC framework. Subsequently， surface-initiated atom transfer free radical polymerization (SI-ATRP) was employed to graft diallyldimethylammonium chloride (DADMAC) onto the BC surface， yielding quaternary ammonium bacterial cellulose (QBC). A systematic investigation was conducted to elucidate the structure， properties， and antibacterial mechanism of QBC. The result showed that extending the quaternization grafting reaction time resulted in the progressive grafting of DADMAC onto the BC chain， with the QBC24 sample obtained after 24 h. During this reaction， the surface roughness of QBC24 increased， the crystallinity index decreased significantly from 80.37% to 73.21%， and the surface Zeta potential shifted from -25.4 mV to 25.1 mV. The quaternary ammonium cations in QBC24 effectively disrupted bacterial cell structures， achieving antibacterial rates exceeding 99% against both Escherichia coli and Staphylococcus aureus， thereby demonstrating excellent broad-spectrum antibacterial performance. |
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