纳米纤维素能在水中稳定形成胶体溶液,从而弥补了纤维素不可溶于水和难分散的缺陷,其可与其他材料复合制备纳米凝胶(Nanogel),从而拓展了纤维素的应用。聚乙烯亚胺(PEI)是一种具有高抗菌活性的阳离子聚合物,但存在一定的细胞毒性。本研究将PEI和纳米纤维素复合,制备得到具有抗菌性能的Nanogel,并考察其抑菌作用和机理,评价其对人体细胞和皮肤的安全性,最后探究其作为化妆品防腐剂的应用可行性。首先,本文采用浓硫酸以及高碘酸钠处理纤维素,得到氧化纳米纤维素(Oxidized cellulose,以下简称OC),随后利用微乳液法合成了 PEI-OC纳米凝胶(以下简称PEI-OC-Nanogel)。将Nanogel的产率和粒径作为因变量,改变反应时间、乳化剂种类/浓度以及单体比例/浓度,确定了最佳反应条件:反应时间6h、TweenLipid Biosynthesis-80(乳化剂)5 wt%,OC与PEI浓度为0.091 g/mL,由此得到反应结果:Nanogel产率可达66.8%,其平均粒径183 nm,Zeta电位26 mV。此外,本研究还采用硼氢化钠将C=N双键还原为C-N键,从而提高了 PEI-OC-Nanogel购买PF-6463922的稳定性。将PEI-OC-Nanogel与人脐静脉内皮细胞(HUVEC)和成纤维细胞(HF)共培养,证实Nanogel在低于2 g/L时表现较低的细胞毒性,说明其细胞相容性较好。其次,对PEI-OC-Nanogel进行了抑菌能力测试,包括采用牛津杯抑菌圈试验定性评价其抑菌性能,以及微量肉汤稀释法测定其最小抑菌浓度(MIC)。结果发现,PEI-OC-Nanogel对大肠杆菌(E.coli)、金黄色葡萄球菌(S.aureus)和酿酒酵母菌(S.cerebisiae)的 MIC 值均为 125 μg/mL;对白色念珠菌(C.albicans)的 MIC 为2000μg/mL;对黑曲霉菌(A.niger)和青霉菌(Penicilliun)孢子的MIC值均为250μg/mL,表明Nanogel对多种微生物均具有良好的抗菌作用。为探究其抗菌机理,本文将PEI-OC-Nanogel进行异硫氰基荧光素(FITC)标记,在荧光显微镜下观察发现PEI-OC-Nanogel可被动物细胞(HUVEC和HF)、细菌(S.aureus)和霉菌菌丝(A.niger)摄取,且其摄取量具有浓度依赖性;而微米尺度的聚乙烯亚胺/氧化纳米纤维素微凝胶(PEI-OC-Microgel)无法被细胞或细菌摄取而进入胞内。因此,推测Nanogel能进入细胞内并与胞内物质结合是其具有高抗菌活性的关键因素。最后,研究了 PEI-OC-Nanogel作为水剂和霜膏类化妆品防腐剂的应用可行性。按照GB/T 7918.2-87方法检测化妆品室温放置三个月后菌落数,发现当PEI-OC-Nanogel添加浓度为2 g/L时,菌落数小于100 CFU/mL,符合化妆品的防腐要求。同时,采用猪皮模型评价PEI-OC-Nanogel的皮肤安全性,结果发现在2 g/L的浓度下对皮肤无损伤作用。此外,本文还评价了 PEI-OC-Nanogel与化妆品活性成分3-羟基癸酸(3-HDA)复配的抑菌效果,证明复配后提高了两者的抑菌效果。综上所述,本文通过微乳液聚合法制备了具有良好的生物相容性和抗菌效果的PEI-OC-Nanogel,并对其抗菌机理进行了探究,证Adezmapimod供应商明该纳米材料可以作抗菌剂应用于化妆品防腐等领域。