【技术实现步骤摘要】
一种改性水性材料及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种蛋白质纳米薄膜在水性材料表面改性的应用、改性水性材料、改性水性材料的制备方法、改性水性材料的组合物及改性接触镜。
技术介绍
[0002]通过氢键、静电相互作用和范德华相互作用等分子间作用力，涂层与干燥材料表面接触后可以实现立即粘附。然而，这种即时改性对水凝胶等湿表面却很难实现，因为水将涂层和水凝胶表面的分子分开，使涂层与水凝胶之间无法形成持久粘附所必需的相互作用。虽然目前可以通过限制接枝聚合反应仅发生在水凝胶的表面来对水凝胶表面进行改性，但这种方法反应复杂，难以控制涂层厚度、生物相容性差且要求水凝胶表面具有活性位点(例如，被胺基覆盖的表面)。因此，发展一种具有快速反应、生物相容性好、程序简单、通用且温和的改性水凝胶表面同时又保持水凝胶的整体特性的方法仍然是该领域的关键需求和中心挑战。
[0003]水凝胶的表面改性可以拓宽水凝胶的适用性并丰富水凝胶的性能，使其在接触镜、软电子、药物输送等方面具有广泛的应用。目前主要用于视力矫正和美容目的的接触镜可能是我们社会中水凝胶最普遍的应用。越来越多的研究表明，接触镜是可穿戴电子设备或眼科药物输送系统的独特平台，因为它会持续与我们的泪液接触。接触镜作为眼科药物输送系统(治疗性接触镜)与滴眼液相比，药物在角膜前的残留时间更长、释放更为可控，从而提高了药物的生物利用度，减小了眼表刺激和全身副作用的可能性，治疗更方便有效。虽然有一些制备治疗性接触镜的方法，例如将接触镜简单地浸泡在药物溶液中、在接触...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种蛋白质纳米薄膜在水性材料表面改性的应用，其特征在于，所述水性材料的表面粘附有所述蛋白质薄膜，所述蛋白质薄膜为改性剂诱导蛋白质形成的薄膜。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述水性材料为水凝胶或生物组织；可选地，所述水性材料与气液界面上形成的蛋白质薄膜接触粘附；可选地，所述的水凝胶为小分子、天然高分子(包括多糖类、多肽类、核酸)和合成的高分子(包括聚醚类、聚丙烯酸及其衍生物类和聚酯类)中的任意一种或几种形成的水凝胶；可选的，所述小分子包括芴基二肽、八肽、寡肽衍生物中的一种或任意几种；可选地，所述多糖类包括淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸、壳聚糖、k2型角叉菜胶、刺槐豆胶、明胶和琼脂糖中的一种或任意几种，所述多肽类为胶原、血纤蛋白、聚L
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赖氨酸和聚L
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谷胺酸中的一种或几种，所述聚醚类包括聚氧化丙烯、聚乙二醇、聚氧化乙烯中的一种或任意几种；所述聚丙烯酸及其衍生物类包括聚丙烯酰胺、聚异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇中的一种或几种；所述聚酯类包括聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚富马酸丙二醇酯、聚己内酯和聚甲基丙烯酸二甲胺基乙酯中的一种或几种；可选地，所述的水凝胶为平衡态的水凝胶；可选地，所述水凝胶可以为接触镜；可选地，所述的水凝胶中的水置换为有机溶剂，可选地，有机溶剂包括苯、四氯化碳、1,1
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二氯甲烷、1,2
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二氯甲烷、三氯甲烷、2
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甲氧基乙醇、1,1,2
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三氯乙烯、1,2
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二甲氧基乙烷、四氢化萘、2
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乙氧基乙醇、环丁砜、嘧啶、甲酰胺、正己烷、氯苯、二氧杂环己烷、乙腈、乙烯基乙二醇、N,N
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二甲基酰胺、甲苯、甲醇、环己烷、N
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甲基吡咯烷酮、戊烷、甲酸、乙酸、乙醚、丙酮、苯甲醚、1
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丙醇、2
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丙醇、1
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丁醇、2
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丁醇、戊醇、乙酸丁酯、三丁甲基乙醚、乙酸异丙酯、甲乙酮、二甲亚砜、异丙基苯、乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸甲酯、3
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甲基
‑1‑
丁醇、甲基异丁酮、2
‑
甲基
‑1‑
丙醇、乙酸丙酯、1,1
‑
二乙氧基丙烷、1,1
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二甲氧基甲烷、2,2
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二甲氧基丙烷、异辛烷、异丙醚、甲基异丙酮、甲基四氢呋喃、石油醚、三氯乙酸、三氟乙酸中任意一种或多种；可选地，所述的生物组织为皮肤、肝脏、肌肉、胃、肠中的任意一种；可选地，所述的生物组织为平衡态的生物组织；可选地，蛋白质纳米薄膜中包载有功能分子，可选地，功能分子包括药物、染料分子、荧光分子和纳米颗粒，可选地，药物包括抗生素和/或透明质酸。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述蛋白质薄膜的原料包括：2～20mg/mL蛋白质水溶液与15～100mmol/L改性剂的水溶液；可选地，所述蛋白质薄膜的原料包括：5～15mg/mL蛋白质水溶液与40～100mmol/L改性剂的水溶液；可选地，所述蛋白质薄膜的原料包括：7～15mg/mL蛋白质水溶液与40～60mmol/L改性剂的水溶液；可选地，所述蛋白质薄膜的原料包括：7～10mg/mL蛋白质水溶液与40～60mmol/L改性剂的水溶液；可选地，所述改性剂的pH值为5～12。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述蛋白质薄膜为蛋白质水溶液和改性剂水溶液在气液界面上自组装形成的蛋白质纳米薄膜；可选地，蛋白质水溶液与改性剂的水溶液的体积比为1:1；可选地，所述的改性剂为强氧化剂或强还原剂；所述的强还原剂为二硫苏糖醇、β
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巯基乙醇、三(2
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羧乙基)膦盐酸盐、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽、二巯基丁二酸、亚硫酸钠中任意一种或多种，所述的强氧化剂为三价钴盐、氯酸盐、高锰酸钾、过硫酸盐、重铬酸钾、浓硫酸、
盐酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸、高氯酸、臭氧、双氧水、氟气、氯气、铋酸钠、高碘酸、高铁酸钠、二氧化铅、盐酸胍、尿素、三氟乙醇、六氟异丙醇、三氟乙酸的任意一种或多种；可选地为三(2
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羧乙基)膦盐酸盐、半胱氨酸、谷胱甘肽中任意一种或几种；可选地，所述的蛋白质为人乳铁蛋白、溶菌酶、牛血清白蛋白、胰岛素、α
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乳白蛋白、人血清白蛋白、纤维蛋白原、β
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淀粉样蛋白、Aβ肽、朊蛋白、α
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突触核蛋白、胱抑素C、亨廷顿蛋白、免疫球蛋白轻链、乳清白蛋白、β
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乳球蛋白、核糖核酸酶A、细胞色素C、α
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淀粉酶、辣根过氧化物酶、胃蛋白酶、肌红蛋白、胶原蛋白、角蛋白、大豆蛋白、乳铁蛋白、血红蛋白、DNA聚合酶、干酪素、胰蛋白酶、糜蛋白酶、甲状腺球蛋白、转铁蛋白、纤维蛋白原、山羊血清、胎儿小牛血清、小鼠血清、免疫球蛋白、乳蛋白、卵白蛋白、刀豆蛋白、鱼皮胶原蛋白、超氧化物歧化酶、胰脂肪酶、漆酶、组蛋白、胶原酶、纤维素酶、谷蛋白、粘蛋白、转谷氨酰胺酶、β
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半乳糖苷酶中任意一种或几种或聚乙二醇化成膜蛋白质包括聚乙二醇化人乳铁蛋白、聚乙二醇化溶菌酶、聚乙二醇化牛血清白蛋白、聚乙二醇化胰岛素、聚乙二醇化α
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乳白蛋白、聚乙二醇化人血清白蛋白、聚乙二醇化纤维蛋白原、聚乙二醇化β
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淀粉样蛋白、聚乙二醇化Aβ肽、聚乙二醇化朊蛋白、聚乙二醇化α
‑
突触核蛋白、聚乙二醇化胱抑素C、聚乙二醇化亨廷顿蛋白、聚乙二醇化免疫球蛋白轻链、聚乙二醇化乳清白蛋白、聚乙二醇化β
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乳球蛋白、聚乙二醇化核糖核酸酶A、聚乙二醇化细胞色素C、聚乙二醇化α
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淀粉酶、聚乙二醇化辣根过氧化物酶、聚乙二醇化胃蛋白酶、聚乙二醇化肌红蛋白、聚乙二醇化胶原蛋白、聚乙二醇化角蛋白、聚乙二醇化大豆蛋白、聚乙二醇化乳铁蛋白、聚乙二醇化血红蛋白、聚乙二醇化DNA聚合酶、聚乙二醇化干酪素、聚乙二醇化胰蛋白酶、聚乙二醇化糜蛋白酶、聚乙二醇化甲状腺球蛋白、聚乙二醇化转铁蛋白、聚乙二醇化纤维蛋白原、聚乙二醇化山羊血清、聚乙二醇化胎儿小牛血清、聚乙二醇化小鼠血清、聚乙二醇化免疫球蛋白、聚乙二醇化乳蛋白、聚乙二醇化卵白蛋白、聚乙二醇化刀豆蛋白、聚乙二醇化鱼皮胶原蛋白、聚乙二醇化超氧化物歧化酶、聚乙二醇化胰脂肪酶、聚乙二醇化漆酶、聚乙二醇化组蛋白、聚乙二醇化胶原酶、聚乙二醇化纤维素酶、聚乙二醇化谷蛋白、聚乙二醇化粘蛋白、聚乙二醇化转谷氨酰胺酶、聚乙二醇化β
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半乳糖苷酶；可选地为人乳铁蛋白、牛血清白蛋白、溶菌酶中的任意一种或几种；可选地，所述蛋白质薄膜中还含有交联剂，可选地，交联剂的浓度为0.01
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0.5wt％；可选地，交联剂为戊二醛、京尼平、谷氨酰胺转氨酶、碳二亚胺中任意一种或几种。5.一种改性水性材料的方法，其特征在于，包括：蛋白质水溶液与改性剂的水溶液混合培育后，在气液界面组装形成蛋白质薄膜；将水性材料接触所述蛋白质薄膜表面并粘附，得到粘有所述蛋白质薄膜的改性水性材料；可选地，所述改性水性材料为水凝胶或生物组织。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述蛋白质纳米薄膜为2～20mg/mL蛋白质水溶液与15～100mmol/L改性剂的水溶液混合培育后在气液界面组装形成；可选地，蛋白质水溶液浓度为2～15mg/mL，可选地为5～15mg/mL，可选地为7～15mg/mL，可选地为7～10mg/mL，可选地为7mg/mL；可选地，改性剂的浓度为40～100mmol/L，可选地为40～60mmol/L，可选地为50mmol/L；可选地，所述改性剂的pH值为5～12；可选地，所述蛋白质水溶液与改性剂的水溶液的体积比为1:1；可选地，培育时间为1～12h，可选地为1～3h，可选地为2h；和/或，所述的改性剂为强氧化剂或强还原剂；所述的强还原剂为二硫苏糖醇、β
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巯基乙醇、三(2
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羧乙基)膦盐酸盐、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽、二巯基丁二酸、亚硫酸钠中任意一种或多种，所述的强氧化剂为三价钴盐、氯酸盐、高锰酸钾、过硫酸盐、重铬酸钾、浓硫酸、
盐酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸、高氯酸、臭氧、双氧水、氟气、氯气、铋酸钠、高碘酸、高铁酸钠、二氧化铅、盐酸胍、尿素、三氟乙醇、六氟异丙醇、三氟乙酸中任意一种或几种；可选地为三(2
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羧乙基)膦盐酸盐、半胱氨酸、谷胱甘肽中任意一种或几种；和/或，所述的蛋白质为人乳铁蛋白、溶菌酶、牛血清白蛋白、胰岛素、α
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乳白蛋白、人血清白蛋白、纤维蛋白原、β
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淀粉样蛋白、Aβ肽、朊蛋白、α
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突触核蛋白、胱抑素C、亨廷顿蛋白、免疫球蛋白轻链、乳清白蛋白、β
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乳球蛋白、核糖核酸酶A、细胞色素C、α
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淀粉酶、辣根过氧化物酶、胃蛋白酶、肌红蛋白、胶原蛋白、角蛋白、大豆蛋白、乳铁蛋白、血红蛋白、DNA聚合酶、干酪素、胰蛋白酶、糜蛋白酶、甲状腺球蛋白、转铁蛋白、纤维蛋白原、山羊血清、胎儿小牛血清、小鼠血清、免疫球蛋白、乳蛋白、卵白蛋白、刀豆蛋白、鱼皮胶原蛋白、超氧化物歧化酶、胰脂肪酶、漆酶、组蛋白、胶原酶、纤维素酶、谷蛋白、粘蛋白、转谷氨酰胺酶、β
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半乳糖苷酶中任意一种或几种或聚乙二醇化成膜蛋白质包括聚乙二醇化人乳铁蛋白、聚乙二醇化溶菌酶、聚乙二醇化牛血清白蛋白、聚乙二醇化胰岛素、聚乙二醇化α
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乳白蛋白、聚乙二醇化人血清白蛋白、聚乙二醇化纤维蛋白原、聚乙二醇化β
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淀粉样蛋白、聚乙二醇化Aβ肽、聚乙二醇化朊蛋白、聚乙二醇化α
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突触核蛋白、聚乙二醇化胱抑素C、聚乙二醇化亨廷顿蛋白、聚乙二醇化免疫球蛋白轻链、聚乙二醇化乳清白蛋白、聚乙二醇化β
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乳球蛋白、聚乙二醇化核糖核酸酶A、聚乙二醇化细胞色素C、聚乙二醇化α
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淀粉酶、聚乙二醇化辣根过氧化物酶、聚乙二醇化胃蛋白酶、聚乙二醇化肌红蛋白、聚乙二醇化胶原蛋白、聚乙二醇化角蛋白、聚乙二醇化大豆蛋白、聚乙二醇化乳铁蛋白、聚乙二醇化血红蛋白、聚乙二醇化DNA聚合酶、聚乙二醇化干酪素、聚乙二醇化胰蛋白酶、聚乙二醇化糜蛋白酶、聚乙二醇化甲状腺球蛋白、聚乙二醇化转铁蛋白、聚乙二醇化纤维蛋白原、聚乙二醇化山羊血清、聚乙二醇化胎儿小牛血清、聚乙二醇化小鼠血清、聚乙二醇化免疫球蛋白、聚乙二醇化乳蛋白、聚乙二醇化卵白蛋白、聚乙二醇化刀豆蛋白、聚乙二醇化鱼皮胶原蛋白、聚乙二醇化超氧化物歧化酶、聚乙二醇化胰脂肪酶、聚乙二醇化漆酶、聚乙二醇化组蛋白、聚乙二醇化胶原酶、聚乙二醇化纤维素酶、聚乙二醇化谷蛋白、聚乙二醇化粘蛋白、聚乙二醇化转谷氨酰胺酶、聚乙二醇化β
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半乳糖苷酶；可选地为人乳铁蛋白、牛血清白蛋白、溶菌酶中的任意一种或几种；和/或，所述蛋白质纳米薄膜形成中还加入交联剂，可选地交联剂浓度为0.01
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0.5wt％；可选地，交联剂为戊二醛、京尼平、谷氨酰胺转氨酶、碳二亚胺中任意一种或几种；可选地，蛋白质纳米薄膜中包载有功能分子，可选地，功能分子包括药物、染料分子、荧光分子和纳米颗粒，可选地，药物包括抗生素和/或透明质酸。7.一种改性水性材料，其特征在于，在水性材料的表面粘附有蛋白质薄膜；可选地，所述改性水性材料为水凝胶或生物组织；可选地，所述蛋白质薄膜为蛋白质水溶液与改性剂的水溶液混合培育后在气液界面组装形成的纳米薄膜；可选地，所述改性水凝胶/生物组织采用权利要求5或6的方法制得；可选地，所述的改性剂为强氧化剂或强还原剂；所述的强还原剂为二硫苏糖醇、β
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巯基乙醇、三(2
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羧乙基)膦盐酸盐、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽、二巯基丁二酸、亚硫酸钠中任意一种或多种，所述的强氧化剂为三价钴盐、氯酸盐、高锰酸钾、过硫酸盐、重铬酸钾、浓硫酸、盐酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸、高氯酸、臭氧、双氧水、氟气、氯气、铋酸钠、高碘酸、高铁酸钠、二氧化铅、盐酸胍、尿素、三氟乙醇、六氟异丙醇、三氟乙酸中任意一种或几种；可选地为三
(2
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羧乙基)膦盐酸盐、半胱氨酸、谷胱甘肽中任意一种或几种；可选地，所述的蛋白质为人乳铁蛋白、溶菌酶、牛血清白蛋白、胰岛素、α
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乳白蛋白、人血清白蛋白、纤维蛋白原、β
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淀粉样蛋白、Aβ肽、朊蛋白、α
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突触核蛋白、胱抑素C、亨廷顿蛋白、免疫球蛋白轻链、乳清白蛋白、β
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乳球蛋白、核糖核酸酶A、细胞色素C、α
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淀粉酶、辣根过氧化物酶、胃蛋白酶、肌红蛋白、胶原蛋白、角蛋白、大豆...
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