[发明专利]一种酪蛋白基双网络抗菌复合水凝胶材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种酪蛋白基双网络抗菌复合水凝胶材料及其制备方法，技术方案为：所述制备方法以酪蛋白为基材，引入氧化锌纳米粒子，通过物理共混将酪蛋白分散液与纳米氧化锌粒子均匀混合，以金属离子为交联剂促使酪蛋白在自交联结构中再络合交联形成双网络结构，部分氧化锌纳米粒子以抗菌剂形式被包覆并分散于水凝胶内，通过UV光固化获得酪蛋白基双网络抗菌复合水凝胶。本发明利用酪蛋白独特的两亲性、良好的溶胀性和来源广泛、价格低廉等的优点，获得酪蛋白基双网络复合水凝胶，具有较快的反应速率，且结构稳定；制得的酪蛋白基双网络复合水凝胶，纳米粒子分散均匀且有效交联于酪蛋白胶束之间，绿色环保、性能稳定、具有抗菌性。

技术领域

本发明属于高分子生物材料材料制备技术领域，具体涉及一种酪蛋白基双网络抗菌复合水凝胶材料及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种具有三维网络的水溶性聚合物，能够将大量的水困在他们的结构中。水凝胶多孔结构使其成为保护和运输的优良材料。水凝胶具有以下几个特点：（1）水溶胀性，交联聚合物。（2）亲水性，吸水可达自身重量的数千倍。（3）三维网状结构，在水中不溶解。（4）能够感知外界微小刺激。水凝胶性能取决于聚合物浓度、交联程度、温度，pH值、老化和盐浓度。

酪蛋白是一种可完全生物降解并可再生的球型蛋白，其中55%的氨基酸含有羧基、氨基和羟基等极性基团，有较好的黏合力，耐熨烫，耐打光，耐高温，且有一定的成膜性能和韧性，可用于食品乳化剂、皮革整理和高速贴标胶等的制备。酪蛋白作为一种溶胀性能优异，多分散水平高的天然聚合物，常通过添加凝乳酶、酸、变性剂（如热或乙醇）等使酪蛋白胶束去稳定化而形成凝胶。酪蛋白水凝胶因其良好的包封、控释能力，自修复能力等功能性以及天然的生物相容性与降解性受到广泛关注。

酪蛋白作为一种天然物质，通常存在易霉变腐败，抗菌性能差等问题。因此常在体系中引入一些抗菌剂，包括：有机、无机以及天然抗菌剂。其中，氧化锌纳米粒子作为一种无机纳米抗菌材料，因其具有表面活性高和比表面积大等特性，与细菌接触的反应面积大，对细菌的毒性表现出一定的抑制性。此外，纳米氧化锌还具有一定除臭性、光催化性能和紫外屏蔽性能，对于涂层材料不仅能够起到有效的抗菌，还可赋予涂层较优的强度、韧性、耐水性及卫生性能。

金属离子可以有效的将酪蛋白通过其活性的氨基、羧基等极性集团连接起来，使氨基酸残基发生络合，形成多个交联点，从而与酪蛋白自交联形成的网络组成双网络结构，有效改善生物基水凝胶本身力学性能差的缺陷。在此过程中，纳米氧化锌不仅可作为金属离子交联剂促进水凝胶的形成，在交联完成后，部分纳米氧化锌粒子被包封在其三维网络内，起到抗菌防霉的作用。因此，纳米氧化锌对于交联酪蛋白形成双网络结构并实现抗菌，获得一种酪蛋白基双网络抗菌复合水凝胶材料具有一定的优势。

发明内容

本发明的目的是要提供一种酪蛋白基双网络抗菌复合水凝胶材料及其制备方法，所制备出的酪蛋白基双网络抗菌复合水凝胶材料空隙均匀且结构稳定，能够有效交联纳米氧化锌，有望改善材料的强度，赋予其抗菌性能。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种酪蛋白基双网络抗菌复合水凝胶材料的制备方法，以酪蛋白为基材，引入氧化锌纳米粒子，通过物理共混将酪蛋白分散液与纳米氧化锌粒子均匀混合，并在适当的酸度时以金属离子为交联剂促使酪蛋白在自交联的结构中再交联形成双网络结构，部分氧化锌纳米粒子以抗菌剂形式被包覆并分散于凝胶内，最终通过UV光固化获得一种酪蛋白基双网络抗菌复合水凝胶材料。

具体包含如下步骤：

步骤一：取一定量去离子水，采用碱性溶液调节pH=9~11；向97.65~98.65质量份的三乙醇胺溶液中加入1.25~1.65质量份的酪蛋白粉末，混合加入三口烧瓶中并用搅拌器持续搅拌，水浴加热至温度为40~55℃，控制磁力搅拌速度为500 r/min，持续搅拌0.5~1 h直至其溶解，得到酪蛋白分散液；