人类发现甲壳素已有百余年历史，但甲壳素真正引起人们的重视是从20世纪70年代开始，如今已是最为热门的研究领域之一。壳聚糖为甲壳素的脱乙酰化产物，是天然多糖中唯一大量存在的碱性氨基多糖。甲壳低聚糖是指具有较低分子量的壳聚糖衍生物，因为具有良好的水溶性，多样的生理功能，无毒，生物降解性及生物相容性好等优点，近年来在化工、环保、食品、医药、化妆品和农业等方面得到越来越广泛的应用。如何在不破坏壳聚糖多糖结构的前提下有效地降低其分子量也成为人们关注的焦点。虽然酸降解法、氧化降解法、物理降解法和酶降解法等手段都已被用来制备甲壳低聚糖，但相应的降解机理还不是非常清楚。由于丫射线辐射法是一类非常有效的制备甲壳低聚糖的物理降解法，本论文以壳聚糖的羧甲基化衍生物--羧甲基壳聚糖为研究对象，系统研究了γ射线对羧甲基壳聚糖的辐射效应和羧甲基壳聚糖及其辐射改性产物在合成离子液体及纳米金属粒子方面的应用，为甲壳素类天然多糖降解制备低分子量寡糖及其应用领域的拓展提供了技术和理论支持。 在第一章中，首先介绍了糖类化合物的基本概念和聚多糖的最新研究进展，以及寡糖工程的研究领域；简述了有关甲壳素和壳聚糖的研究历史，物理、化学性质和制备方法；此外还对有关甲壳素和壳聚糖的研究现状：包括主要的衍生化方法和降解方法，以及应用领域进行了详细的综述。然后通过阐述以羧甲基壳聚糖为研究对象来研究甲壳素类多糖的辐射降解机理的优越性提出了本文的立题依据、研究目的和目标。 在第二章和第三章中，首次系统地进行了γ射线对羧甲基壳聚糖在固态和不同水溶液条件下的辐射效应研究。主要的分析方法包括用粘度法测定各种辐射条件下羧甲基壳聚糖的分子量的变化，紫外和红外光谱法用来分析羧甲基壳聚糖及其降解产物的分子结构的变化，元素分析法用来表征羧甲基壳聚糖样品降解前后元素含量的变化。在第二章中，还对羧甲基壳聚糖在固态条件下被γ射线辐射时结晶度的变化进行了考察，并根据实验结果阐述了羧甲基壳聚糖在该条件下的降解机理。结果表明：固态下羧甲基壳聚糖的降解为无规降解，γ射线与高分子链直接作用发生断链，降解过程中C-2连接的基团化学结构发生了变化，降解优先发生在无定型区。由于固态下羧甲基壳聚糖具有较高的辐射稳定性，因而由羧甲基壳聚糖制备的生物材料可用γ射线进行辐射灭菌。 在本论文的第三章中进一步系统研究了γ射线对羧甲基壳聚糖在多种稀水溶液条件下的辐射效应，对羧甲基壳聚糖在不同气氛或添加剂(比如，N2、N2O、H2O2、异丙醇)的水溶液环境中的降解速率进行了研究。实验结果显示羧甲基壳聚糖在N2O或H2O2存在下具有更快的降解速率，而加入异丙醇能明显抑制羧甲基壳聚糖的降解，表明羧甲基壳聚糖的降解主要由羟自由基引起。实验研究还发现由于羧甲基壳聚糖聚集态结构的变化导致其在低pH下降解速率减小，并且氨基能增加羧甲基壳聚糖的反应性，从而促进其降解。羧甲基壳聚糖降解前后的FTIR，UV以及元素分析表明羧甲基壳聚糖在辐射降解过程中主链结构没有变化，但在降解的链末端有羰基或羧基生成，这些结论为制备低分子量的壳聚糖类衍生物提供了重要的理论参考。 在本论文的第四章至第六章中，首次进行了羧甲基壳聚糖及其辐射产物在合成天然多糖型离子液体和制备金、银纳米粒子等方面的应用研究。在第四章中，通过羧甲基壳聚糖的羧基与1-乙基-3-甲基咪唑氢氧化物发生酸碱中和反应合成了羧甲基壳寡糖离子液体。通过电化学和热分析方法分别测定了这类新型离子液体的离子电导性能和热性能。结果显示出这类新型的可生物降解的离子液体有较高的电导率，且电导率随分子量的降低而增加，玻璃化转变温度低于-80℃，熔点高于310℃，热稳定性好。有望应用于电化学、药物化学领域。 在本论文第五章和第六章中通过紫外光辐照，在羧甲基壳聚糖的碱性溶液中制备了金、银纳米粒子与羧甲基壳聚糖的复合物。主要包括利用紫外光谱、透射电镜和荧光光谱考察了反应物浓度、溶液的pH和辐照时间对生成的金、银纳米粒子的表面等离子体激元吸收信号强度和金纳米粒子荧光性能的影响。结果表明在pH=12.4的条件下合成的银纳米粒子的表面等离子体激元吸收最强，而且稳定性最好(至少6月)，进一步通过激光光解实验证实了银纳米粒子的形成机理系羧甲基壳聚糖在光辐照下产生的水化电子还原所致，并测定出银离子与羧甲基壳聚糖在光辐照下产生的水化电子的反应速率常数为5.0×109M-1·s-1。偏光光学显微镜及高分辨电镜照片显示出纳米银/羧甲基壳聚糖复合物为树枝状结晶，银纳米粒子均匀分布在树枝状结晶中，粒径范围2-8nm，属于立方晶系。在合成纳米银/羧甲基壳聚糖复合物的基础上采用类似的方法合成了纳米金/羧甲基壳聚糖复合物，纳米金溶液呈酒红色，以316nm为激发波长，在400nm下能发射出荧光。金纳米粒子同样具有很好的稳定性(至少6月)，粒径范围6-8nm，属于立方晶系。该方法制备的金、银纳米粒子具有很好的生物相容性，可以广泛应用于生物医药和生物分析等领域。