壳聚糖与纳米纤维素水凝胶负载EGCG的互作及分子动力学模拟OA

由壳聚糖(chitosan,CS)、纳米纤维素(cellulose nanocrystals,CN)和表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate,EGCG)制备活性包装材料的过程涉及多组分的复杂体系,易引发相分离或活性成分团聚,亟需开发多组分相容性匹配模型与新型界面调控策略。本研究以前期构建负载EGCG的CS/CN水凝胶(EGCG hydrogel)为研究对象,通过扫描电镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱表征其形貌及结构特征。接着通过设定力场,利用分子动力学模拟技术对水凝胶互作体系的构象、分子内和分子间作用力进行分析。结果表明,CS和CN形成的水凝胶是EGCG的优良载体,且随着EGCG的添加,其表面变得粗糙,孔壁明显增厚,整体结构更加致密。此外,EGCG hydrogel仅在20.0°处保存了较宽的衍射峰,EGCG特有的尖锐峰消失。同时,EGCG hydrogel未出现明显的新共价键特征红外光谱峰,这表明EGCG主要是通过非共价相互作用被物理包裹在内部。分子动力学模拟则发现,随着EGCG的添加量逐渐增加,水凝胶体系的均方根偏差和溶剂可及表面积更稳定,且回转半径稳定在7 nm左右。此外,体系内CN与CS间的氢键数量较未加入之前更丰富。本研究将为控释活性包装材料的理性设计与精确制备提供理论依据。