一种新型选择性降害滤嘴材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型选择性降害滤嘴材料，它是包载了血红蛋白的纳米水凝胶颗粒材料，其中血红蛋白的质量百分比为５％－７０％。纳米水凝胶颗粒材料的化学式为：其中ｎ＝１４，ｍ＝２８。本发明专利技术具有良好的物理化学性质和生物相容性，与其他载体相比，纳米介孔水凝胶与被固定在其中的药物或生物活性分子的相互作用极其微小，可使被固定的物质长时间的保持活性。它可以降低烟气有害物质，其中ＣＯ和ＨＣＮ选择性的大幅降低，而对卷烟评吸品质影响较小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种卷烟降害滤嘴材料，具体涉及一种新型选择性降害滤嘴材料及其 制备方法
技术介绍
随着《烟草控制框架公约》的签订，卷烟主流烟气中焦油、C0、HCN等有害成分倍受 关注，研发优质安全的低危害卷烟已成为国际卷烟的发展方向。其中，具有降害功能的新型 滤嘴材料已经是各个卷烟企业突破的重点，成为卷烟工作者研究的热点。血红蛋白因其与CO、HCN等有害物质的高结合难解离的特性，成为降害研究的重 点。John C.Stavridis教授对血红蛋白降低卷烟烟气中有害成分进行研究；张爱华将血 红素加入到滤嘴中，进行降焦降害的研究；深圳卷烟厂选用希腊黄金滤嘴公司开发的复合 滤嘴，进一步制成卷烟进行研究。然而，在这些研究中，血红蛋白直接由滤嘴吸附或者由活 性炭吸附后，再添加于滤嘴当中，这样就无法确保血红蛋白的活性，也就无法确保其降害效 果。并且，含活性炭的滤嘴，给烤烟型卷烟香气造成负面的影响。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种新型选择性降害滤嘴材料，并将该材料应 用于烟草降焦减害。该材料可以降低烟气有害物质，其中，CO和HCN选择性的大幅降低，而 对卷烟评吸品质影响较小。本专利技术还提供一种新型选择性降害滤嘴材料的制备方法。本专利技术的技术方案是这样是咸的它是包载了血红蛋白的纳米水凝胶颗粒材料， 其中血红蛋白的质量百分比为5% —70%。其中所述纳米水凝胶颗粒材料优选化学式为以下结构的有机化合物 其中!！ = 14，111=28。本专利技术的制备方法，它包括以下步骤合成反应方程式为 1)将聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸、交联剂四乙二醇-双甲基丙烯酸酯 溶于乙腈中，再加入引发剂偶氮二异丁腈进行反应，反应完成后将反应产物分离固体杂质 后，冷冻干燥制得纳米介孔水凝胶颗粒材料；2)将血红蛋白溶于酸性缓冲溶液中，加入纳米介孔水凝胶颗粒，经振荡、离心分 离，得上清液冷冻干燥，得到水凝胶血红蛋白纳米滤嘴材料。其中所述参加反应的聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯和甲基丙烯酸以及交联剂四乙二 醇-双甲基丙烯酸酯重量比例为2 4 1。其中所述酸性缓冲液为磷酸缓冲溶液，浓度为lOymol/L.其中所述的聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯分子量为2000。反应温度为70-80°C，反应时间为1-5小时。本专利技术的水凝胶具有良好的物理化学性质和生物相容性，与其他载体相比，纳米 介孔水凝胶与被固定在其中的药物或生物活性分子的相互作用极其微小，可使被固定的物 质长时间的保持活性。本专利技术制备方法的第一步中合成条件温和，设备简单，操作方便，可 以实现大规模的工业化生产；第二步中，血红蛋白固定在第一步合成的水凝胶颗粒中，条件 温和，可以确保血红蛋白的活性，并且可以长期保存。同时避免现有血红蛋白吸附在活性炭 上，应用于滤嘴中，给烤烟型卷烟带来的香气损失。这种新型滤嘴材料在确保卷烟品质的前 提下，降害降焦效果显著，具有较广阔的应用前景。纳米水凝胶颗粒(PNH)的表征1.红外光谱分析采用红外光谱仪测定样品的红外光谱，方法是固体样品和KBr粉末混研压片后直 接进行测试，扫描次数为256次，分辨率为2CHT1。并依据IR图谱中相关峰的位置及峰形的 分析，确定样品的结构。从红外谱图可以看出1717. 23cm"1处为羧酸C = 0的伸缩振动峰；在1111. 26cm"1 处为PEG C-0-C的反对称伸缩振动峰；在3410. 48cm-1处为羟基的特征吸收峰；而在 1633cm-1附近的C = C的伸缩振动峰消失，表明发生共聚合反应，生成预期结构的共聚物。2.扫描电镜分析将样品用无水乙醇分散，经超声加强分散后，取数滴滴于载玻片上，待乙醇挥发， 载玻片进行喷金，然后用扫描电镜观察，并于合适区域拍摄纳米粒形态照片，依照片分析纳 米粒粒径及粒径分布。3.透射电镜分析样品分散在去离子水中，超声加强分散效果，用滴管取数滴滴于铜网上，滴加磷钨 酸稀溶液染色，吸附约30秒，用滤纸将多余液体吸走，于室温下晾干。然后用透射电镜观 察，并于合适区域拍摄纳米粒形态照片，依照片分析纳米粒粒径及粒径分布。4.激光粒度仪分析4采用激光粒度仪来测定粒径及粒径分布。测试温度25°C ；散射角度90° ；扫描 波长678nm。每次测试一分钟，反复测试三次，取三次测试平均值作为最终测试结果。从SEM照片可以清楚的看出，PNH粒子基本呈球形。从TEM照片可以看出球状PNH 粒子具有中空内腔。这样的结构使其具有包载血红蛋白的能力。并且图4表明，PNH分布 较窄，粒径在300nm左右。同时在图中也存在粒径200nm以下的纳米介孔粒，这是因为在蒸 馏沉淀聚合法制备过程中后期核的形成，没有更多的单体能使之聚合增长，最终形成了粒 径较小的纳米介孔球，这与激光粒度仪测得的粒径呈双峰分布相一致。PNH的平均粒径在 290nm左右，粒径分布指数0. 296。这个结果与TEM测试得到的结果是一致的。水凝胶纳米介孔颗粒(PNH)的安全性分析采用人的成纤维细胞与生物材料进行共培养，同时作空白试验，考察此材料对细 胞的生物学活性的影响规律。具体实验方法如下(1)人皮肤成纤维细胞的培养从人体真皮层分离获得成纤维细胞，并进行传代 培养，培养基为10% NBS的DMEM，构建人工真皮的细胞采用第9_14代人皮肤成纤维。(2)实验材料的预处理和浸出液的制备纳米高分子生物材料装瓶进行常规高温 消毒处理。消毒后分别浸泡于含10% NBS的DMEM培养基中，同时取一份10% NBS的DMEM 培养基作为空白对照，将上述样品放入37°C培养箱中静置24h后，保存于4°C的冰箱。(3)细胞悬液的制备方瓶中培养的人成纤维细胞经0.25%胰酶消化后，采用 10% NBS的DMEM培养基配制成一定细胞密度的细胞悬液。(4)实验材料浸出液实验a.实验步骤用上述制得生物材料浸出液以及空白样，分别在24孔板内进行浸出 液细胞培养，每孔内加入lmL的溶液，以1 1的体积比分别加入浸出液和细胞悬液。每样 品取三个孔进行重复性实验。b.细胞量的检测分别于24h、72h、144h培养时间间隔取样，使用MTT法测试孔内 细胞线粒体脱氢酶活性，获得相对细胞量。从MTT的测试结果可以看出，PNH浸出液培养细胞的吸光值与空白对照相近，证实 所制备的水凝胶纳米介孔颗粒PNH对人体是安全的。表1PNH在不同培养时间的吸光值及活细胞相对百分含量 注相对百分含量=样品的吸光值/空白对照的吸光值血红蛋白含量的测定用紫外-可见分光光度计测量血红蛋白在Soret区的特征紫外吸收(A4J，根据标准曲线计算上清液中血红蛋白的含量。标准曲线的测定取6支试管，按顺序分别加入样品、水和试剂，即用1. Omg/mL的 标准血红蛋白溶液给各试管分别加入0. 01,0. 02,0. 04,0. 06,0. 08,0. lmL，然后用无离子 水补充到5mL，混合均勻。取0. lmL待测样品加入空白试管中，用无离子水补充到5mL，混合均勻后，即可开 始用比色皿，在分光光度计上测定待测样品在405nm处的光吸收值。空白为5mL H20。由上 述标准曲线，根据测出的待测样品的光吸收值，即可查出待测样品的血红蛋白含量。水凝胶固定化血红蛋白纳米介孔滤嘴材料(HINH)包载量和包载率的测定包载量的测定称取一定质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型选择性降害滤嘴材料，它是包载了血红蛋白的纳米水凝胶颗粒材料，其中血红蛋白的质量百分比为５％－－７０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王娜，董世良，司辉，
申请(专利权)人：湖北中烟工业有限责任公司，武汉市黄鹤楼科技园有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]