[发明专利]一种双醛纤维素接枝ε-聚赖氨酸抑菌材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种双醛纤维素接枝ε‑聚赖氨酸抑菌材料，将纤维素氧化成双醛纤维素，以之为载体，利用接枝反应，按照一定的醛基摩尔比，采用ε‑聚赖氨酸修饰纤维素，将ε‑聚赖氨酸接枝到双醛微晶纤维素上，以此制备双醛纤维素ε‑聚赖氨酸抑菌材料，这种抑菌材料工艺简单，无毒副作用，同时具有良好的抑菌活性。以青霉素作为阳性对照，LB液体培养基为阴性对照，对大肠杆菌(E.coli)、金黄色葡萄球菌(S.aureus)的最低抑菌浓度(MIC)为7.5mg/mL；对沙门氏菌(S.typhimurium)的最低抑菌浓度(MIC)为15mg/mL；对八叠球菌(S.lutea)和枯草芽孢杆菌(B.subtilis)的最低抑菌浓度(MIC)为30mg/mL。为新型抑菌材料的研究与开发提供了新思路。

本发明涉及一种双醛纤维素接枝ε-聚赖氨酸抑制细菌生长的抑菌材料的制备方法。利用一定氧化度的双醛纤维素，按一定的醛基摩尔比，与ε-聚赖氨酸(ε-PL)进行接枝反应，通过增加接枝物上正电荷，与细菌细胞壁中带负电的物质结合，进而抑制细菌生长，属于抑菌材料合成的创新领域。

背景技术

纤维素(cellulose)是自然界中含量最丰富的天然可再生多糖，是重要的生物质材料之一，具有生物可降解性、生物兼容性等特性；成本低、用途广、可持续发展等优点。然而却因纤维素的自身结构及分子链间的相互作用限制了其应用范围，例如柔顺性差、成膜性差、强度有限、不耐化学腐蚀等，因此对纤维素进行改性。长期以来，人们利用各种方法对纤维素进行改性，以拓宽其应用领域，如将纤维素进行酯化、醚化、氧化和接枝聚合等。双醛纤维素(Dialdehyde cellulose，DAC)是用高碘酸或高碘酸盐氧化纤维素得到的，可使纤维素链单元的两个仲羟基氧化成醛基，与纤维素相比其反应活力大大提高。双醛纤维素分子链中的活性基团，例如氨基和醛基等，可与氨基等其他基团发生反应，进而对纤维素进行功能改性；此外，双醛纤维素还可与功能材料、生物活性材料等其他物质反应制备新型材料。在高碘酸盐氧化过程中，氧化纤维素的结晶度随氧化程度的提高而下降。经高碘酸盐氧化处理后的纤维素具有良好的物理机械性能，不仅改变了纤维素的结构，同时赋予氧化纤维素许多新的功能，大大拓展了纤维素的应用领域，使纤维素这种天然绿色可再生材料得到更加广泛的应用。

氨基酸及其衍生物是组成蛋白质的基本单元，广泛用于医药、食品、饲料、化妆品工业等领域。氨基酸中的氨基基团可与双醛纤维素的醛基发生席夫碱(Schif fbase)反应。希夫碱具有独特的物理材料性能，良好的配位化学性能以及独特的抗菌、抗癌、除草等生理活性。近年来，在医学领域，氨基酸与高分子材料生成的希夫碱具有抑菌、杀菌、抗肿瘤、抗病毒的生物活性，而其配合物因具有更强的脂溶性和细胞穿透性，所以它的抗菌谱更广，且不易产生耐药性，拥有更好的医药价值。因而以氨基酸分子作为接枝桥梁，对双醛纤维素进行接枝改性，对于新功能材料的开发和利用都将具有重要的意义。

ε-聚赖氨酸(ε-PL)是由赖氨酸残基通过α-羧基和ε-氨基形成的酰胺键连接而成的均聚多肽，其抑菌范围广，安全性高，早在80年代就应用于食品防腐。但由于ε-聚赖氨酸具有水溶性的特性，大大限制了应用范围。ε-聚赖氨酸的分子量在3600-4300之间时呈现最佳抑菌活性，当分子量低于1300时，则会失去抑菌活性。且它不受pH值影响，对热稳定。研究发现它不仅能抑制耐热性较好的革兰氏阳性菌，还能抑制大肠杆菌、沙门氏菌等革兰氏阴性菌，同时，ε-聚赖氨酸对酵母菌、保加利亚乳杆菌的生长也起到很好的抑菌效果。但对枯草芽孢杆菌和黑曲霉的生长抑制效果不是很明显，用醋酸对ε-聚赖氨酸进行复合处理，可增强对枯草芽孢杆菌的抑制作用。ε-聚赖氨酸的抑菌机理主要是通过破坏微生物的细胞膜结构，从而中断细胞的物质、能量和信息传递，最终导致细胞死亡。ε-聚赖氨酸是阳离子表面活性物质，具有氨基，在水中带正电，正电荷可与细菌表面带负电的位点结合；分子内部有疏水性的亚甲基，外部有亲水的羧基和氨基。利用ε-聚赖氨酸优良的抑菌性能以及氨基与醛基发生席夫碱反应的特性，以此来制备新型的防水抑菌材料。