骨胶原蛋白壳聚糖共混膜中分子间作用红外光谱(4)

如图4所示，随着胶原蛋白含量减少，波数3292和2927 cm–1吸收峰强度均减小，在二维相关光谱中，2处吸收峰变化具有同向性，因此二维相关光谱中，2处的吸收峰归属于胶原蛋白基团，且N-H伸缩振动首先参与新氢键网络结构的形成。

图4 共混膜在二维红外相关光谱Fig.4 Two-dimensional infrared correlation spectra of blend films注：图中a、b是波数2850~3350 cm–1范围内二维红外相关光谱，其中a是同步光谱，b是异步光谱；c、d是波数1200~1700 cm–1范围内二维红外相关光谱，其中c是同步光谱，d是异步光谱；e、f是波数850~1300 cm–1范围内二维红外相关光谱，其中e是同步光谱，f是异步光谱；图中横纵坐标均为波数/cm–1Note: Figure a，b were two-dimensional infrared correlation spectroscopy in the region of 2850~3350 cm–1, and a was synchronous spectrum, b was asynchronous spectrum. Figure c，d were two-dimensional infrared correlation spectroscopy in the region of 1200~1700 cm–1, and c was synchronous spectrum,d was asynchronous spectrum. Figure e，f were two-dimensional infrared correlation spectroscopy in the region of 850~1300 cm–1, and e was synchronous spectrum, f was asynchronous spectrum. Tbscissa and ordinate indicated wavenumber/cm–1

共混膜在波数1633 cm–1处出现强自动吸收峰，说明C=O基团对混合比例变化响应敏感，进一步证明，添加壳聚糖后胶原蛋白分子结构舒展，二级结构中 α-螺旋含量减少，β-转角和折叠含量增多，有利于与壳聚糖分子形成分子间相互作用。随着胶原蛋白含量减少，酰胺I吸收峰强度减小，且脱乙酰化程度较高的壳聚糖分子侧链主要为-NH2基团，说明C=O基团归属于胶原蛋白。因此，根据二维相关光谱读谱规则，波数1452、1334和1236 cm–1处红外振动吸收峰也属于胶原蛋白基团，且波数1633 cm–1优先于波数1452、1334和1236 cm–1处吸收峰变化，表明成膜过程中，胶原蛋白二级结构的变化优先于CH2、N-H和C-N等基团构象的变化。

如图5所示为共混膜酰胺III区域分峰拟合图，由图5可知，纯胶原蛋白膜酰胺II区域包括3个主要子吸收峰：1204、1236 和 1274 cm–1，其中1236和 1274 cm–1为 N-H和C-N不同的空间构象。添加壳聚糖后，1204 cm–1子吸收峰强度逐渐减少，为Hyp特征振动吸收峰[34]。1236和1274 cm–12基团构象逐渐转变成 1261 cm–1处。波数1100-900 cm–1范围主要为多糖C–O–C骨架振动的红外吸收峰。二维相关光谱证明，成膜过程中，壳聚糖的C–O–C参与了分子间相互作用的形成。因此，根据表1判断，成膜过程中各基团的变化顺序为：1633 cm–1 > 1448 cm–1 >1236 cm–1 > 1068 cm–1 > 997 cm–1 > 896 cm–1。

除上述相关吸收峰外，在波数1200-1700 cm–1（d）异步光谱中，存在正吸收峰：(1539, 1573)、(1452, 1510)、(1274, 1502)、(1236, 1573)、(1236, 1510)、(1236, 1404)、(1204, 1510)，和负吸收峰：(1573, 1639)、(1510, 1639)、(1510, 1539)、(1404, 1452)、(1377, 1515)、(1377, 1402)、(1310, 1639)、(1404, 1525)。在波数 850-1300 cm–1（f）异步光谱中，存在正吸收峰：(1078, 1113)、(1010, 1113)、(1010, 1035)、(962, 1035)、(920, 1035)、(860, 1035)，和负吸收峰：(1151, 1236)、(1078, 1113)、(1035, 1197)、(1035,1082)、(1010, 1236)、(1010, 1197)、(1010, 1151)、(995,1151)、(966, 1082)、(945, 1082)、(910, 1261)、(896, 1151)、(896, 1082)。以上相关吸收峰主要涉及酰胺II区域N-H键（包括-NH、-NH3+、-NH2基团）和多糖骨架 C–O–C等基团振动。壳聚糖骨架C–O–C键振动可能是壳聚糖空间构象变化所引起的。（1404, 1525）异步相关峰证明，胶原蛋白的 COO–和-NH3+形成了静电相互作用。由于异步相关峰是由骨胶原蛋白-壳聚糖共混物分子构象和分子间相互作用的变化引起，因此二维异步相关光谱证实，成膜过程中胶原蛋白和壳聚糖分子基团间形成了氢键和静电相互作用。

表1 成膜组分基团二维相关光谱中响应顺序Table 1 The order of band intensity variations of film components注：col表示骨胶原蛋白，cs表示壳聚糖Note: col represents bone collagen, cs represents chitosan.序号No.同步光谱Synchronous spectrum异步光谱Asynchronous spectrum归属Arrangement顺序特征Order 1 Φ(3076, 3292)>0 Ψ(3076, 3292)>0 (col, col) 3076 before 3292 cm–1 2 Φ(2927, 3292)>0 Ψ(2927, 3292)<0 (col, col) 2927 after 3292 cm–1 3 Φ(1452, 1633)>0 Ψ(1452, 1633)<0 (col, col) 1452 after 1633 cm–1 4 Φ(1404, 1639)>0 Ψ(1404, 1639)<0 (col, col) 1404 after 1633 cm–1 5 Φ(1334, 1633)>0 Ψ(1334, 1633)<0 (col, col) 1334 after 1633 cm–1 6 Φ(1236, 1633)>0 Ψ(1261, 1633)<0 (col, col) 1236 after 1633 cm–1 7 Φ(1236, 1448)>0 Ψ(1261, 1448)<0 (col, col) 1236 after 1448 cm–1 8 Φ(1236, 1334)>0 Ψ(1236, 1334)>0 (col, col) 1236 before 1334 cm–1 9 Φ(1236, 1274)>0 Ψ(1236, 1261)>0 (col, col) 1236 before 1261 cm–1 10 Φ(1068, 1274)<0 Ψ(1068, 1274)<0 (cs, col) 1068 after 1274 cm–1 11 Φ(997, 1274)<0 Ψ(1004,1274)<0 (cs, col) 1004 after 1274 cm–1 12 Φ(896, 1274)<0 Ψ(896,1274)<0 (cs, col) 896 after 1274 cm–1 13 Φ(1204, 1234)>0 Ψ(1204, 1261)>0 (col, col) 1204 before 1261 cm–1 14 Φ(1068, 1234)<0 Ψ(1068, 1234)<0 (cs, col) 1068 after 1234 cm–1 15 Φ(1043, 1261)<0 Ψ(1043, 1261)<0 (cs, col) 1043 after 1261 cm–1 16 Φ(997, 1234)<0 Ψ(1004, 1234)<0 (cs, col) 997 after 1234 cm–1 17 Φ(896, 1234)<0 Ψ(896, 1234)<0 (cs, col) 896 after 1234 cm–1 18 Φ(1031, 1152)>0 Ψ(1031, 1152)<0 (cs, cs) 1031 after 1152 cm–1 19 Φ(1004, 1068)>0 Ψ(997, 1068)<0 (cs, cs) 997 after 1068 cm–1 20 Φ(896, 1068)>0 Ψ(896, 1068)<0 (cs, cs) 896 after 1068 cm–1 21 Φ(914, 1043)>0 Ψ(922, 1043)>0 (cs, cs) 922 before 1043 cm–1 22 Φ(896, 997)>0 Ψ(896, 1008)<0 (cs, cs) 896 after 997 cm–1

文章来源：《分子科学学报》 网址: http://www.fzkxxbzz.cn/qikandaodu/2021/0322/713.html