本发明专利技术公开了一种聚多巴胺涂层包覆的微纳米粒子抗冻剂，包括作为刚性内核的微纳米粒子，在所述微纳米粒子表面包覆一层厚度可调的聚多巴胺涂层，形成在低粒子浓度下有效抑制冰晶的生长与重结晶的抗冻剂，抑制冰晶平均尺寸小于20μm，聚多巴胺涂层是由多巴胺溶液在碱性和氧气的条件下发生非共价键自组装和共价聚合并沉积在微纳米表面的一层聚合物薄膜。本发明专利技术提供了一种通用的低温抗冻剂的合成方法，即以微纳米材料作为内核，在其表面沉积一层含大量羟基的PDA涂层，该微纳米材料可以自由探索冰面以形成大量的氢键，使得微纳米粒子牢固的吸附在冰晶表面以达到高效的抗冻活性。的吸附在冰晶表面以达到高效的抗冻活性。的吸附在冰晶表面以达到高效的抗冻活性。
【技术实现步骤摘要】
一种聚多巴胺涂层包覆的微纳米粒子抗冻剂及其制备方法
[0001]本专利申请涉及抗冻仿生纳米材料合成
，特别是涉及一种聚多巴胺涂层包覆的微纳米粒子抗冻剂及其制备方法。
技术介绍
[0002]冰的重结晶是一种奥斯特瓦尔德熟化过程，即小冰晶消失，大冰晶继续生长。在低温保存过程中，随着冰相/非冰相比例的增加，冰的重结晶会对细胞膜造成机械损伤以及引起渗透休克。天然的抗冻蛋白(AFP)在细胞的低温保存过程中发挥着重要的作用，但其稀有、制备困难及稳定性低等缺点限制了其广泛的应用。因此AFP的类似物或替代物的合成引起了广泛的关注。控制冰的重结晶以及揭示冰晶与抗冰材料之间的相互作用，无论是在基础研究还是在广泛的应用领域都具有重要意义。
[0003]新型低温保护剂的寻找和可能具有与AFP相似宏观性质的人工合成的冰晶生长抑制剂已经得到了大量的研究，如聚乙烯醇、聚脯氨酸、氮化碳量子点和氧化石墨烯等，但这些抗冰材料的合成不具有普适性。
[0004]纳米材料是开发理想低温保护剂的潜在候选材料。纳米材料可以作为基底，可以结合不同的分子并增强抗冻分子基团与冰晶的纳米尺度界面相互作用。DA是一种贻贝黏附蛋白的小分子模拟物，在碱性和氧气的条件下可以自聚合生成多羟基的、具有超强黏附性能的PDA涂层。PDA在基底材料表面呈现出一种致密的连续膜状态，它能够在多种基底材料表面实现黏附(包括有机和无机材料)，对基底几乎无选择性。为此，我们提出一种聚多巴胺涂层包覆的微纳米粒子抗冻剂及其制备方法。
技术实现思路
[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利申请的目的在于提供一种聚多巴胺涂层包覆的微纳米粒子抗冻剂及其制备方法，解决上述现有技术的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种聚多巴胺涂层包覆的微纳米粒子抗冻剂，包括作为刚性内核的微纳米粒子，在所述微纳米粒子表面包覆一层聚多巴胺涂层，形成在低粒子浓度下有效抑制冰晶的生长与重结晶的抗冻剂，抑制冰晶平均尺寸小于20μm。
[0008]进一步的，所述聚多巴胺涂层是由多巴胺溶液在碱性和氧气的条件下发生非共价键自组装和共价聚合并沉积在微纳米表面的一层聚合物薄膜。
[0009]一种如上述所述的聚多巴胺涂层包覆的微纳米粒子抗冻剂的制备方法，包括如下步骤：
[0010]步骤S1、分别配置多巴胺溶液和微纳米胶溶液；
[0011]步骤S2、将步骤S1制得的多巴胺溶液与微纳米胶溶液搅拌混合，多巴胺小分子在微纳米颗粒表面自聚合形成聚多巴胺涂层，得到表面包裹聚多巴胺涂层的微纳米粒子；
[0012]步骤S3、将步骤S2中得到的表面包裹聚多巴胺涂层的微纳米粒子经离心、洗涤进
行纯化后，用醋酸纤维素模过滤去除聚集物，得到微纳米粒子抗冻剂。
[0013]进一步的，所述步骤S1中的多巴胺溶液是由多巴胺颗粒溶于10mM、pH为8.5的Tris缓冲溶液内配制而成，多巴胺溶液浓度为0.01
‑
1mg/ml。
[0014]进一步的，所述步骤S1中微纳米胶溶液的制备方法为：将微纳米粒子经离心浓缩后分散于水相，形成微纳米胶溶液，浓度为0.1nM
‑
6.0μM，配置完成的微纳米胶溶液用50
‑
200mM NaOH溶液调节pH至8.0
‑
8.5。
[0015]进一步的，所述微纳米胶溶液中的微纳米粒子为金、银、四氧化三铁、聚苯乙烯球、二氧化钛中的一种，微纳米粒子的形态为微米球、纳米球、微米棒、纳米棒、微米片、纳米片中的一种或多种，纳米粒子的粒径尺寸为5
‑
1000nm。
[0016]进一步的，所述步骤S2中多巴胺溶液与微纳米胶溶液的体积比为1：10
‑
10：1。
[0017]进一步的，所述步骤S2中的多巴胺溶液与微纳米胶溶液在室温条件下敞口进行搅拌，搅拌混合的转速为100
‑
1000rpm，搅拌时间为1
‑
24h。
[0018]进一步的，所述步骤S2中形成的聚多巴胺涂层的厚度为1
‑
50nm。
[0019]进一步的，所述步骤S3中离心的转速为1000
‑
15000rpm，离心时间5
‑
30min，洗涤的次数为1
‑
3次，洗涤溶剂为去离子水或PBS缓冲溶液。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021]1.本专利技术提供了一种通用的低温抗冻剂的合成方法，即以微/纳米材料作为内核，在其表面沉积一层含大量羟基的PDA柔性涂层，该微/纳米材料可以自由探索冰面以形成大量的氢键，使得微/纳米粒子牢固的吸附在冰晶表面以达到高效的抗冻活性；
[0022]2.金、银、四氧化三铁和二氧化钛等为纳米颗粒简易通用的合成路线及形貌、尺寸均一可控；多巴胺来源广泛、价格低廉、生物相容性好、无毒且能够较好的沉积在各种有机、无机材料表面，在细胞、组织、胚胎等冷冻保存过程中具有广泛的应用；
[0023]3.与目前已报道的抗冻材料相比，该抗冻材料所需浓度更低，用量更少，仅在皮摩尔浓度下即可使冰晶的尺寸降低至20μm以内。
附图说明
[0024]图1为PDA包覆不同尺寸、不同形貌微纳米材料的原理示意图；
[0025]图2为PDA包覆GNP前后的UV
‑
vis图谱示意图；
[0026]图3为PDA包覆GNP后的TEM照片示意图；
[0027]图4为(A)纯水、(B)GNP、(C)PDA及(D)GNP@PDA在冰晶重结晶过程中30min后冰晶尺寸的光学照片示意图；
[0028]图5为PDA包覆4种不同尺寸、不同形貌的微纳米材料后在不同浓度下的冰重结晶抑制活性示意图。
具体实施方式
[0029]以下通过特定的具体实例说明本专利申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利申请的其他优点与功效。本专利申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况
下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]请参阅图1
‑
5，本专利技术提供如下技术方案：
[0031]一种聚多巴胺涂层包覆的微纳米粒子抗冻剂，包括作为刚性内核的微纳米粒子，在所述微纳米粒子表面包覆一层聚多巴胺涂层，聚多巴胺涂层是由多巴胺溶液在碱性和氧气的条件下发生非共价键自组装和共价聚合并沉积在微纳米表面的一层聚合物薄膜，形成在低粒子浓度下有效抑制冰晶的生长与重结晶的抗冻剂，抑制冰晶平均尺寸小于20μm。
[0032]其制备方法包括如下步骤：
[0033]步骤S1、分别配置多巴胺溶液和微纳米胶溶液；
[0034]步骤S2、将步骤S1制得的多本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种聚多巴胺涂层包覆的微纳米粒子抗冻剂，其特征在于，包括作为刚性内核的微纳米粒子，在所述微纳米粒子表面包覆一层聚多巴胺涂层，形成在低粒子浓度下有效抑制冰晶的生长与重结晶的抗冻剂，抑制冰晶平均尺寸小于20μm。2.根据权利要求1所述的一种聚多巴胺涂层包覆的微纳米粒子抗冻剂，其特征在于，所述聚多巴胺涂层是由多巴胺溶液在碱性和氧气的条件下发生非共价键自组装和共价聚合并沉积在微纳米表面的一层聚合物薄膜。3.一种如权利要求1或2所述的聚多巴胺涂层包覆的微纳米粒子抗冻剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、分别配置多巴胺溶液和微纳米胶溶液；步骤S2、将步骤S1制得的多巴胺溶液与微纳米胶溶液搅拌混合，多巴胺小分子在微纳米颗粒表面自聚合形成聚多巴胺涂层，得到表面包裹聚多巴胺涂层的微纳米粒子；步骤S3、将步骤S2中得到的表面包裹聚多巴胺涂层的微纳米粒子经离心、洗涤进行纯化后，用醋酸纤维素模过滤去除聚集物，得到微纳米粒子抗冻剂。4.根据权利要求3所述的一种聚多巴胺涂层包覆的微纳米粒子抗冻剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的多巴胺溶液是由多巴胺颗粒溶于10mM、pH为8.5的Tris缓冲溶液内配制而成，多巴胺溶液浓度为0.01
‑
1mg/ml。5.根据权利要求3所述的一种聚多巴胺涂层包覆的微纳米粒子抗冻剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中微纳米胶溶液的制备方法为：将微纳米粒子经离心浓缩后分散于水相，形成微纳米胶溶液，浓度为0.1nM
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6.0μM，配置完成的微纳米胶溶液用50
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪林，丁中祥，苏梦可，杨士萱，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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