【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合抗菌材料制备领域，尤其是涉及一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜及其制备方法。
技术介绍
1、壳聚糖是由甲壳素经过脱乙酰化作用而得到的带正电荷的产物，来源丰富，无毒且易生物降解，是自然界中唯一的碱性多糖。因其优异的生物相容性、良好的成膜性和广谱抗菌性，壳聚糖基抗菌膜在生物医药、食品、化妆品和环境等领域有着广阔的应用前景。然而，壳聚糖本身功能性单一，且抗菌性和水蒸气阻隔性均较低。
2、聚氨基酸拥有与天然蛋白质相同的主链单元和独特的二级结构，其稳定的理化性质、可调的力学性能和优良的生物相容性使聚氨基酸类材料在化妆品和生物医药领域表现出巨大的应用潜力。通过调控聚氨基酸侧链官能团可赋予材料丰富的功能性，例如侧链残基为氨基或咪唑基的聚赖氨酸或聚组氨酸具有良好的抗菌性。以壳聚糖为基体材料，引入具有抗菌活性的两亲性聚氨基酸共聚物，在液态介质中两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖通过氢键作用相互交联制得复合薄膜，可有效地增强壳聚糖膜抗菌性能。
3、白藜芦醇是一种广泛存在于葡萄、藜芦、虎杖等植物中的多酚有机化合物，具有良好的抗氧化、抗炎、抗癌等作用。白藜芦醇易溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等极性有机溶剂，但难溶于水，限制了其在生物医药、食品和化妆品中的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术中壳聚糖本身功能性单一，且抗菌性和水蒸气阻隔性均较低等缺陷而提供一种抗菌性和抗氧化性良好、气体阻隔性、韧性和机械性能提高的两亲性聚氨基酸共聚物与壳
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术之一，提供了一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜。
4、所述两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜包括以下组分：两亲性聚氨基酸共聚物、壳聚糖、白藜芦醇和甘油。
5、进一步地，所述的壳聚糖与两亲性聚氨基酸共聚物的质量比1:1～40。
6、进一步地，所述的两亲性聚氨基酸共聚物与白藜芦醇的质量比1:0.05～0.3。
7、进一步地，所述的甘油与壳聚糖的质量比为1：0.05～0.4。
8、进一步地，所述的两亲性聚氨基酸共聚物为含有赖氨酸的两亲性聚氨基酸共聚物。
9、更进一步地，所述两亲性聚氨基酸共聚物的结构式如下：
10、
11、其中，m为5～50之间的自然数，n为5～50之间的自然数，r1是烷基链，r2是疏水性氨基酸的疏水基团。
12、进一步地，所述r1结构选自如下一种：
13、
14、进一步地，所述r2结构选自如下一种：
15、
16、本专利技术之二，提供了上述两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜的制备方法，包括如下步骤：
17、s1：将壳聚糖溶解于乙酸溶液中，室温下搅拌均匀后制得壳聚糖溶液；将白藜芦醇溶解于乙醇中，得到白藜芦醇溶液；将两亲性聚氨基酸共聚物溶解于去离子水中，得到两亲性聚氨基酸共聚物水溶液。
18、s2：将步骤s1制得的两亲性聚氨基酸共聚物水溶液逐滴加入到白藜芦醇溶液中，搅拌均匀得到第一混合溶液；将所述的第一混合溶液逐滴加入到壳聚糖溶液中，搅拌均匀得到第二混合溶液。
19、s3：往步骤s2所述的第二混合溶液中加入甘油，搅拌均匀制得两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖成膜液。
20、s4：制备两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合膜：步骤s3所述的两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖成膜液室温静置，采用流延法将成膜液流延于塑料模具中，自然环境下干燥成膜，即得所述的两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜。
21、进一步地，步骤s1所述壳聚糖的脱乙酰度为80％～95％，所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量分数为1-3％，乙酸溶液中乙酸的体积分数为0.5-5％。
22、进一步地，步骤s1所述白藜芦醇的浓度为0.45～7.5mg/ml，两亲性聚氨基酸共聚物的浓度为0.15～6mg/ml。
23、进一步地，步骤s3所述甘油的质量分数为5％～40％。
24、进一步地，步骤s1、s2、s3所述搅拌的转速为200～1000r/min。
25、进一步地，步骤s1所述的两亲性聚氨基酸共聚物的制备方法如下：
26、s11：将含有氨基保护基团的赖氨酸和三光气进行反应，得到氨基保护基团-赖氨酸-n-羧基环内酸酐单体；将氨基酸和三光气进行反应，得到氨基酸-n-羧基环内酸酐单体。
27、s12：在烷基链伯胺引发剂和咪唑碳酸氢盐催化剂作用下，步骤s11所述的氨基保护基团-赖氨酸-n-羧基环内酸酐单体与所述氨基酸-n-羧基环内酸酐单体经开环共聚合反应得到聚(氨基保护基团-赖氨酸)-r-聚(氨基酸)。
28、s13：在三氟乙酸作用下，步骤s12所述聚(氨基保护基团-赖氨酸)-r-聚(氨基酸)经脱保护反应得到两亲性聚(赖氨酸)-r-聚(氨基酸)，即所述的两亲性聚氨基酸共聚物。
29、更进一步地，步骤s11所述的有机溶剂为四氢呋喃；步骤s12所述的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二氧六环中的一种；氨基酸为丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸-γ-苄酯、天门冬氨酸-β-苄酯中的一种。
30、更进一步地，步骤s12所述的烷基链伯胺引发剂为正丁胺、正戊胺和正己胺中的一种。所述的烷基链伯胺引发剂与氨基保护基团-赖氨酸-n-羧基环内酸酐单体和氨基酸-n-羧基环内酸酐单体的总摩尔比为1:10～100。所述的氨基保护基团-赖氨酸-n-羧基环内酸酐单体与氨基酸-n-羧基环内酸酐单体的摩尔比为1:0.5～50。
31、更进一步地，所述的烷基链伯胺引发剂与氨基保护基团-赖氨酸-n-羧基环内酸酐单体和氨基酸-n-羧基环内酸酐单体的总摩尔比优选为1：10～50；所述的氨基保护基团-赖氨酸-n-羧基环内酸酐单体与氨基酸-n-羧基环内酸酐单体的摩尔比优选为1：0.5～2。
32、更进一步地，步骤s21所述反应的温度为40～60℃，反应的时间为0.5～5h；步骤s22所述反应的温度为20～40℃，反应时间为0.1～72h；步骤s23所述反应的温度为20～40℃，反应时间为1～24h；步骤s21和s22均在惰性气体下发生反应。
33、更进一步地，所述惰性气体选自氮气或氩气中的一种。
34、与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：
35、(1)本专利技术中使用的两亲性聚氨基酸共聚物具有天然的广谱抗菌性和生物相容性，显著增强了复合膜的抗菌效果，弥补了单纯壳聚糖膜抗菌性能不足的缺陷，有效延长其使用时间。
36、(2)本专利技术中使用的两亲性聚氨基酸共聚物具有独特的亲疏水结构和可定制的侧链官能团，能够有效地包覆白藜芦醇，壳聚糖与两亲性聚氨基酸共聚物之间的氢键作用、白藜芦醇与两亲性聚氨基酸共聚物之间的疏水作用改善了复合膜的致密性，提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜，其特征在于，包括以下组分：两亲性聚氨基酸共聚物、壳聚糖、白藜芦醇和甘油；所述的壳聚糖与两亲性聚氨基酸共聚物的质量比为1:1～40，所述的两亲性聚氨基酸共聚物与白藜芦醇的质量比为1:0.05～0.3；所述的甘油与壳聚糖的质量比为1：0.05～0.4；所述的两亲性聚氨基酸共聚物为含有赖氨酸的两亲性聚氨基酸共聚物。
2.根据权利要求1所述的一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜，其特征在于，所述的两亲性聚氨基酸共聚物的结构式如下：
3.根据权利要求2所述的一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜，其特征在于，所述R1结构选自如下一种：
4.一种如权利要求1所述的两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜的制备方法，其特征在于，步骤S1所述的两亲性聚氨基酸共聚物的制备方法如下：
6.根据权利要求5所述的一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜的制备方法，其特征在于，步骤S1
7.根据权利要求5所述的一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜的制备方法，其特征在于，步骤S12所述的烷基链伯胺引发剂为正丁胺、正戊胺或正己胺中的一种；所述的烷基链伯胺引发剂与氨基保护基团-赖氨酸-N-羧基环内酸酐单体和氨基酸-N-羧基环内酸酐单体的总摩尔比为1:10～100；所述的氨基保护基团-赖氨酸-N-羧基环内酸酐单体与氨基酸-N-羧基环内酸酐单体的摩尔比为1:0.5～50。
8.根据权利要求5所述的一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜的制备方法，其特征在于，步骤S11所述反应的温度为40～60℃，反应的时间为0.5～5h；步骤S12所述反应的温度为20～40℃，反应时间为0.1～72h；步骤S13所述反应的温度为20～40℃，反应时间为1～24h；步骤S11和S12均在惰性气体下发生反应。
9.根据权利要求4所述的一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜的制备方法，其特征在于，步骤S1所述壳聚糖的脱乙酰度为80％～95％，所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量分数为1-3％，乙酸溶液中乙酸的体积分数为0.5-5％。
10.根据权利要求4所述的一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜的制备方法，其特征在于，步骤S1所述白藜芦醇的浓度为0.45～7.5mg/mL，两亲性聚氨基酸共聚物的浓度为0.15～6mg/mL。
...【技术特征摘要】
1.一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜，其特征在于，包括以下组分：两亲性聚氨基酸共聚物、壳聚糖、白藜芦醇和甘油；所述的壳聚糖与两亲性聚氨基酸共聚物的质量比为1:1～40，所述的两亲性聚氨基酸共聚物与白藜芦醇的质量比为1:0.05～0.3；所述的甘油与壳聚糖的质量比为1：0.05～0.4；所述的两亲性聚氨基酸共聚物为含有赖氨酸的两亲性聚氨基酸共聚物。
2.根据权利要求1所述的一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜，其特征在于，所述的两亲性聚氨基酸共聚物的结构式如下：
3.根据权利要求2所述的一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜，其特征在于，所述r1结构选自如下一种：
4.一种如权利要求1所述的两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜的制备方法，其特征在于，步骤s1所述的两亲性聚氨基酸共聚物的制备方法如下：
6.根据权利要求5所述的一种两亲性聚氨基酸共聚物与壳聚糖复合抗菌膜的制备方法，其特征在于，步骤s11所述的有机溶剂为四氢呋喃；步骤s12所述的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或二氧六环中的一种；所述的氨基酸为丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸-γ-苄酯或天门冬氨酸-β-苄酯中的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，钱一多，陆依明，李昕苗，桂秋迪，
申请(专利权)人：上海健康医学院，
类型：发明
国别省市：
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