1.一种席夫碱修饰的季铵化壳聚糖抗菌水凝胶,其特征在于:壳聚糖侧链修饰含巯基芳香席夫碱荧光发色团,该发色团通过季铵基与壳聚糖主链相连接,乙二醇醚通过季铵基桥接壳聚糖高分子链使其交联形成水凝胶,其结构通式为:式(I),其中,R为甲基或乙基的一种,x、y为相应修饰壳聚糖重复单元的数目,z为数字1、2、3的其中一种,末端巯基位于苯环上邻、间、对位的任意一种。
2.一种如权利要求1所述的席夫碱修饰的季铵化壳聚糖抗菌水凝胶的制备方法,其特征在于:具体制备步骤如下:
步骤一、将一定量的壳聚糖加入到二甲亚砜和N,N‑二烷基氨基乙酸乙酯混合溶液中,在80~100℃的加热控温条件下进行搅拌,发生酯交换反应,生成的乙醇不断的从体系中挥发,平衡向生成物方向移动,随着反应的进行,由于叔胺功能化的壳聚糖可以溶解在混合溶液中,壳聚糖在混合溶剂的溶解度逐渐增大,最终完全溶解,反应持续进行5~10h后,通过减压蒸馏技术除去溶剂二甲亚砜和过量未反应的N,N‑二烷基氨基乙酸乙酯,得到叔胺功能化的壳聚糖CS‑NRR,具体合成步骤反应式表达如下:步骤二、将一定量5‑氯甲基水杨醛溶解在极性有机溶剂中,接着将步骤一中CS‑NRR加入上述有机溶剂进行季铵化反应,控温25~40℃持续搅拌反应12~24h,得到部分修饰水杨醛的壳聚糖;然后,向上述反应体系加入巯基取代苯胺进行席夫碱缩合反应,控温40~60℃搅拌反应12~24h,最后,采用减压蒸馏的方法去体系中有机溶剂,得到侧链通过季铵基连接的巯基席夫碱功能化壳聚糖CS‑SH,具体合成步骤反应式表达如下:步骤三、将步骤二中席夫碱修饰的壳聚糖CS‑SH加入到水中溶解,继续搅拌0.5~2h使其完全溶解,形成清澈的浅黄色溶液;提高温度至50~60℃,将溶解于四氢呋喃中的双端氯代乙二醇醚交联剂溶液缓慢滴入CS‑S的水溶液中,直至水凝胶变得更粘稠,不容易搅拌,这时停止滴加交联剂;升温至70~90℃,降低其粘度,再搅拌6~12h;反应结束后,水凝胶在室温下暴露3天,使溶剂挥发,为了去除未反应的有机物,水凝胶在四氢呋喃中浸泡几次,最后通过冻干得到相应的水凝胶干粉CS‑GEL,具体合成步骤反应式表达如下:
3.根据权利要求2所述的一种席夫碱修饰的季铵化壳聚糖抗菌水凝胶的制备方法,其特征在于:步骤一中的壳聚糖脱乙酰度大于等于95%,粘度为100~200mpa.s,按脱乙酰度等于95%计算可得壳聚糖重复单元的平均分子量为161。
4.根据权利要求3所述的一种席夫碱修饰的季铵化壳聚糖抗菌水凝胶的制备方法,其特征在于:步骤一所述的混合溶液中的二甲亚砜体积为N,N‑二烷基氨基乙酸乙酯体积的
0.5~2倍,所述N,N‑二烷基氨基乙酸乙酯中的烷基为甲基、乙基任意一种;壳聚糖与有机混合溶液的固液质量体积比为1:40~60g/mL。
5.根据权利要求2所述的一种席夫碱修饰的季铵化壳聚糖抗菌水凝胶的制备方法,其特征在于:步骤二中的5‑氯甲基水杨醛与有机溶剂的固液质量体积比为1:80~120g/mL;所述极性有机溶剂为二甲亚砜、二甲基甲酰胺、1,4‑二氧六环、丙酮、乙醇、四氢呋喃和乙腈中任意一种;所述5‑氯甲基水杨醛的质量占叔胺功能化的壳聚糖CS‑NRR质量的35~50%;所述巯基苯胺物质的量和5‑氯甲基水杨醛的物质的量相同,巯基苯胺和5‑氯甲基水杨醛的质量比为0.735:1。
6.根据权利要求2所述的一种席夫碱修饰的季铵化壳聚糖抗菌水凝胶的制备方法,其特征在于:步骤三中的席夫碱修饰的壳聚糖CS‑SH和水的固液质量体积比为1:60~100g/mL;所述双端氯代乙二醇醚交联剂是双(2‑氯乙基)醚、1,2‑二(2‑氯乙氧基)乙烷和双[2‑(2‑氯化乙氧基)乙基]醚的任意一种;所述乙二醇醚交联剂的质量是完全反应时双端氯代乙二醇醚交联剂理论用量的1.1~1.2倍;用于溶解交联剂的四氢呋喃的体积是水体积的20~30%。
7.一种如权利要求1所述的席夫碱修饰的季铵化壳聚糖抗菌水凝胶的应用,其特征在于:所述的壳聚糖抗菌水凝胶对多种细菌的生长具有抑制作用。
8.一种如权利要求1所述的席夫碱修饰的季铵化壳聚糖抗菌水凝胶的应用,其特征在于:所述的壳聚糖抗菌水凝胶对汞离子具有较高的吸附容量以及较强的选择性和吸附能力,同时壳聚糖接枝上的席夫碱荧光基团与汞离子结合后会发生颜色变化和荧光猝灭的现象,因此,该壳聚糖抗菌水凝胶用于水体中汞离子的荧光鉴别、检测并高效富集去除汞离子。