一种纳米材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种纳米材料及其制备方法和应用，涉及新材料领域，本发明专利技术通过将丙烯酰化的壳聚糖与多肽序列在特定条件下反应制备得到一种多肽聚合物纳米材料，该材料具有良好的生物相容性和稳定性，能够与DNA共组装从而长期保持稳定，进而应用至产品防伪中，具有广泛的应用前景。泛的应用前景。泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及新材料领域，具体涉及一种纳米材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]传统的防伪主要是使用防伪标、防伪卡片、防伪包装等物理方式，依靠鉴定者的直接观察、触摸、号码查询等主观方式，但相关产品一经面世，则极易存在被仿造的风险，从而难以发挥防伪的作用。DNA是一类可以携带大量信息的生物高分子材料，DNA序列信息可以包含的信息量巨大，长度为n的DNA链条，可包含的序列的多样性理论上可以达到4
n
。天然DNA决定了物种的多样性，而人工合成DNA在种类上则具有无限的可能。作为一种关键的生物分子，DNA已经被广泛应用到不同的领域，在现代科学与技术中的地位极为重要。其中，基于DNA携带的大量信息而设计的新型材料则具有不可比拟的多样性、排它性或独一无二性。在商品防伪领域，利用特定DNA片段具有特异信息的原理，使防伪标识含有某种或几种确定的DNA序列，并且能于常态下长久保存。同时DNA可以与油墨、颜料等各类媒介和材料相结合，可以应用于各行各业，在食品药品行业，DNA分子的生物属性决定了其无毒无害，可放心食用。DNA信息不能通过常规手段获得，只能通过专业的手段解读，不易被破解。同时，DNA序列可以形成密码池，可以灵活地排列组合，实现密码的动态变化，更好的规避仿冒风险，未来有望代替传统的防伪标签、激光防伪、数码防伪和纹理防伪方式。综上可知，如何有效保护或储存DNA，使其具有良好的稳定性，从而广泛应用于包括防伪在内的各项领域中十分关键。
[0003]文献：MumperRJ,WangJ,ClaspellJM,etal.Novel polymeric condensing carriers for gene delivery[J].ControlRel.Bioact.Mater,1995,22(1):178.首次报道了壳聚糖溶液与DNA以聚集的方式沉淀能得到一种复合物，故而初步认定壳聚糖拥有作为基因治疗载体的潜质。而文献：陈郧东,蔡妙颜,张英,等.壳聚糖
‑
DNA复合物形成机理研究[J].药物生物技术,2005,12(5):291
‑
293.则进一步探讨了壳聚糖
‑
DNA复合物的形成机理。基于此，相关研究应用而生，例如专利CN102140171B公开了用作非病毒基因载体材料的谷胱甘肽修饰壳聚糖共聚物及其制备和应用，该专利技术通过以下步骤合成共聚物：1)合成烯丙基修饰的壳聚糖衍生物；2)RAFT合成不同分子量的刷状PEG聚合物链；3)利用自由基偶联法将刷状PEG接枝到壳聚糖骨架上；4)利用EDC/NHS活化法将谷胱甘肽连接到刷状PEG链端。制备得到的得谷胱甘肽修饰壳聚糖共聚物载体材料作为非病毒基因载体，可显著提高与DNA形成的复合纳米粒子的细胞内吞作用，同时改善了进入细胞后DNA从复合物粒子中释放机制，进而得到高转染效率的非病毒载体材料。以及专利CN101048501则公开了通过壳聚糖存储DNA的方法，以及利用该方法的产物，该专利技术通过将DNA溶液和水溶性壳聚糖溶液混合而制备形成壳聚糖/DNA复合物从而存储DNA，使得在室温下长时间稳定地存储DNA成为可能。但目前为止此类方法通常较为复杂、低效或存储DNA的保存时间不高。
[0004]针对现有技术中DNA存在的复杂、低效以及保存时间短等问题，亟需寻找一种具有良好的生物相容性和稳定性，能够简单、高效地与DNA共组装从而长期保持稳定的材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术存在的问题，提供了一种纳米材料及其制备方法和应用，该纳米材料具有良好的生物相容性和稳定性，能够与DNA共组装从而长期保持稳定，进而通过把DNA序列信息作为密码，运用DNA测序的手段进行密码解读来实现防伪。基于密码的扩展、更新和动态组合，实现不同层级的动态防伪，该应用防伪能力极高，适应范围广，具有广泛的应用前景。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供了一种多肽聚合物纳米材料，其特征在于：所述多肽聚合物纳米材料具有如下式I所示的结构：
[0008]式I：
[0009]其中，R1为端头是氨基酸的可与DNA组装的多肽序列1，R2为端头为氨基酸的可调控聚合物组装的多肽序列2；
[0010]其中，n为5
‑
1000的整数，x、a均为大于0且小于n整数。
[0011]进一步地，所述多肽聚合物纳米材料的原料包括具有式II所示结构的丙烯酰化的壳聚糖：
[0012]式II：
[0013]式II中侧链碳碳双键是与巯基的反应位点。
[0014]优选地，R1为赖氨酸Lys
n
或组氨酸His
n
，其中，n＝1
‑
18。
[0015]优选地，R2为巯基苯丙氨酸
‑
甘氨酸，Phe
n
Gyl
m
，其中，n＝1
‑
4，m＝1
‑
8。
[0016]本专利技术还提供了上述的多肽聚合物纳米材料的制备方法，包括以下步骤：将壳聚糖溶于去离子水并加热，搅拌下保持30
‑
60min，冷却至室温，加入三乙胺，冰浴下缓慢加入丙烯酰氯，反应后透析、冻干得到丙烯酰化的壳聚糖；将丙烯酰化的壳聚糖与R1和R2反应得到多肽聚合物纳米材料。
[0017]进一步地，所述R1和R2的总的物质的量与丙烯酰化的壳聚糖的物质的量之比为2
‑
5:1，R1与R2的物质的量之比为10:1
‑
1:10。
[0018]本专利技术还提供了上述的多肽聚合物纳米材料在保存和识别DNA中的应用。
[0019]进一步地，所述的应用包括以下步骤：
[0020](1)将多肽聚合物纳米材料溶于水中，得到多肽纳米聚合物材料溶液；
[0021](2)向步骤(1)得到的多肽聚合物纳米材料溶液中加入DNA溶液和染料溶液，混合即得纳米颗粒。
[0022]进一步地，步骤(1)中所述多肽纳米聚合物材料溶液的浓度为10
‑
200g
·
mL
‑1。
[0023]进一步地，步骤(2)中多肽聚合物纳米材料与DNA的重量比为1
‑
3:3
‑
1。
[0024]进一步地，步骤(2)所述纳米颗粒的形成在超声条件下进行，所述超声的时间为0
‑
12h。
[0025]进一步地，所述染料包括尼罗红、罗丹明或荧光素。
[0026]进一步地，步骤(2)中所述多肽聚合物纳米材料自组装为纳米球。
[0027]本专利技术中的纳米颗粒能够应用在DNA防伪中，具体包括以下步骤：
[0028]S1：DNA密码的设计与制备；
[0029]S2：防伪材料的制备：即步骤(2)中纳米颗粒的制备，该纳米颗粒制备过程中的DNA溶液为步骤S1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多肽聚合物纳米材料，其特征在于：所述多肽聚合物纳米材料具有如下式I所示的结构：式I：其中，R1为端头是氨基酸的可与DNA组装的多肽序列1，R2为端头为氨基酸的可调控聚合物组装的多肽序列2；其中，n为5
‑
1000的整数，x、a均为大于0且小于n整数。2.根据权利要求1所述的多肽聚合物纳米材料，其特征在于：所述多肽聚合物纳米材料的原料包括具有式II所示结构的丙烯酰化的壳聚糖：式II：式II中侧链碳碳双键是与巯基的反应位点。3.根据权利要求1所述的多肽聚合物纳米材料，其特征在于：R1为赖氨酸Lys
n
或组氨酸His
n
，其中，n＝1
‑
18。4.根据权利要求1所述的多肽聚合物纳米材料，其特征在于：R2为苯丙氨酸
‑
甘氨酸，Phe
n
Gyl
m
，其中，n＝1
‑
4，m＝1
‑
8。5.如权利要求1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：段炼，
申请(专利权)人：中科解码北京生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：