[发明专利]一种新型生物膜抑制分子的可持续缓释方法

说明书

本发明涉及一种新型生物膜抑制分子D‑氨基酸的可持续缓释方法。所述方法采用硫酸改性后的埃洛石纳米管负载D‑氨基酸，然后在改性后的埃洛石表面层层组装具有pH响应特性的阳离子型和阴离子型弱聚电解质，制备具有pH响应特性的埃洛石复合载体材料。本发明制备的复合载体材料通过缓释有效提高了D‑氨基酸的利用率，同时通过调控溶液pH使复合载体对D‑氨基酸具有再负载能力，实现了生物膜抑制分子D‑氨基酸的可持续缓释利用，为长效控制生物膜污染提供了新策略。

技术领域

本发明属于污染控制领域，具体涉及一种生物膜污染的长效控制方法。即通过缓释及再负载实现生物膜抑制分子D-氨基酸的可持续利用，从而长效控制生物膜污染。

背景技术

生物膜污染是细菌微生物附着在固体表面同时为适应环境在生长繁殖过程中分泌胞外基质形成的。由于微生物在自然界中的广泛分布，导致生物膜污染存在于医学、食品、环境等众多领域，引起了伤口感染、食物腐化、环境污染等多种现象，是人类社会经济生活发展面临的重要问题。目前，针对生物膜污染开发了如高温灭菌、杀菌剂使用、新材料开发等多种控制手段。但是，这些方法分别存在操作复杂、成本高、环境毒副作用大等问题而难以规模化应用。因此亟需一种简便、经济、环境友好的生物膜污染控制新方法。

D-氨基酸是近年获得广泛关注的一种新型环境友好型生物膜抑制分子，在生物膜污染控制方面因具有高效、简便、生物友好的优势而显示出广阔的应用前景。但是，现有的D-氨基酸粗放使用方式存在利用率低、抗生物膜污染周期短等问题，不利于D-氨基酸长效控制生物膜污染。因此，开发D-氨基酸可持续利用方式成为实现D-氨基酸长效控制生物膜污染亟需解决的问题。

药物缓释概念为D-氨基酸长效控制生物膜污染提供了新思路。通过药物在载体材料中的扩散、渗透释放来提高其利用率，有利于延长药物的作用时间。而无机纳米材料高的负载能力和易得的优点在作为药物缓释载体方面具有显著优势。其中，纳米粘土材料埃洛石，因其较大的内腔结构和表面化学特性而成为良好的缓释载体材料。但是，单独的埃洛石纳米管在缓释药物过程中有突释的问题，会影响D-氨基酸利用率的提高。研究表明，构筑无机纳米颗粒和聚合物相结合的复合载体有利于抑制药物突释，提高被负载药物的稳定缓释效果。但是，无机纳米颗粒/聚合物复合载体在药物缓释完后由于聚合物的阻碍作用而很难再生使用，而这不利用D-氨基酸可持续释放控制生物膜污染。因此，构筑可再生的埃洛石/聚合物缓释载体对D-氨基酸长效控制生物膜污染具有重要意义。pH刺激响应材料为构筑可再生的埃洛石/聚合物缓释载体提供了可能。pH响应的弱聚电解质聚合物在环境pH变化的条件下，会产生构象上收缩和溶胀特性，该特性可用来调控药物渗透或扩散性能，实现对药物的缓释以及再负载。

基于以上分析，本发明采用纳米粘土埃洛石负载D-氨基酸，然后将负载D-氨基酸的埃洛石纳米管与具有pH响应的弱聚电解质通过层层组装方法构筑成具有pH响应的复合载体，在D-氨基酸缓释完后通过调控溶液pH改变复合载体构象再负载D-氨基酸，实现生物膜抑制分子D-氨基酸的可持续缓释，从而为长效控制微生物膜污染提供新策略。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型生物膜抑制分子的可持续缓释方法，解决D-氨基酸现有利用方式利用率低、抗生物膜污染周期短的问题，从而实现长效控制生物膜污染。即利用硫酸改性后的埃洛石负载D-氨基酸，然后在酸改埃洛石表面组装具有pH响应特性的阳离子型弱聚电解质和阴离子型弱聚电解质，制备能够缓释和再负载D-氨基酸的pH响应的埃洛石复合载体。

本发明通过以下技术方案来实现其目的。

(1)酸改性埃洛石(HNTs)

称取天然的埃洛石，采用浓度为1-3M的硫酸(H₂SO₄)，在50℃-80℃条件下处理1-5h，然后用蒸馏水清洗至中性。离心过滤烘干，制备成酸改性埃洛石(H₂SO₄/HNTs)。