[发明专利]基于两亲性生物碳材料的O-季铵化香草基壳聚糖碳渣微粒的合成方法

说明书

本发明公开一种基于两亲性生物碳材料的O‑季铵化香草基壳聚糖碳渣微粒的合成方法，属于生物技术领域。该合成方法包括利用啤酒酵母细胞采用水热合成法制备两亲性生物碳材料，以两亲性碳材料为载体，通过共价结合方法接枝壳聚糖，并以香草醛、缩水甘油三甲基氯化铵为改性材料，采用化学方法对该壳聚糖碳渣微粒进行结构改造，得到功能化碳渣微粒。一系列表征手段验证了壳聚糖、香草醛、缩水甘油三甲基氯化铵的成功共价修饰。本发明合成的功能化碳渣微粒在保留了季铵化壳聚糖的抗菌性能的优势下同时在极性和非极性溶剂中仍具有高度分散性。该合成方法工艺简单，成本低。该合成产物刺激性低，生物相容性好，抗菌性能优良，两亲性良好。

技术领域

本发明涉及微米材料科学与生物技术领域，且特别涉及一种基于两亲性生物碳材料的O-季铵化香草基壳聚糖碳渣微粒的合成方法。

背景技术

皮肤是人体最大、最主要的器官之一,由于皮肤长期大面积暴露于外部环境中,时刻都可能受到微生物的侵袭，微生物一直以来便是破坏生物健康的重要因素之一。而目前市场上抗菌性能好，而且生物相容性好、无刺激性的抗菌材料并不多。

壳聚糖是天然存在的唯一碱性多糖，具有良好的成膜性，而且亲蛋白性好，对皮肤无过敏，无刺激且无毒性反应。同时还能增强皮肤对细菌、真菌所引起感染的免疫力，阻碍原菌生长，促进皮肤伤口的愈合，是一种良好的生物材料。但是天然壳聚糖不溶水和有机溶剂中，只溶解于酸性溶液中。两亲性生物碳材料因其表面富含大量的羧基及芳环结构而具有优良的两亲性能，在极性和非极性溶剂中高度分散。本发明将壳聚糖接枝在两亲性碳渣微粒上，从而扩大其应用范围。

在壳聚糖众多衍生物中，季铵化改性物和席夫碱改性物的抑菌性能最为突出。抑菌活性研究表明，合成的O-季铵化壳聚糖衍生物抑菌活性明显强于N-季铵化壳聚糖衍生物。且在O-季铵化改性物中以香草醛改性物活性最高。本发明将壳聚糖进行结构改造，加强壳聚糖阻碍原菌生长的作用，并拓宽抑菌谱。

因此这项工作提供了一个新型广谱抗菌复合物制备新方法，合成的O-季铵化香草基壳聚糖生物碳渣微粒具有优良的广谱抗菌性、无刺激性、无毒性反应、化学性质稳定、很难才能渗透皮肤以及在一些极性与非极性溶剂中能够均匀且稳定分散等特点，在化妆品，医药敷料和纺织物等领域具有非常广阔的发展前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于两亲性生物碳材料的O-季铵化香草基壳聚糖碳渣微粒的合成方法，并应用于抗菌领域。

基于上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于两亲性生物碳材料的O-季铵化香草基壳聚糖碳渣微粒的合成方法，包括如下步骤：

(1)两亲性生物碳材料的制备：称取酵母细胞分散均匀，分散液离心，弃上清。取沉淀加入适量的丙酮，混匀，放置于摇床上振荡，离心，倒掉上清液，得到酵母细胞壁，同法再重复上述操作3～5次；用去离子水进行离心洗涤，洗去残留的丙酮。将底物用含有2％(v/v)pH＝6.0戊二醛的PBS缓冲液分散均匀，倒入反应釜中，置烘箱内，150～200℃反应8-10h；反应结束后，冷却至室温，打开反应釜，倒掉上清，将下层沉淀洗涤，干燥，即得两亲性生物碳材料(ACPS)；

(2)两亲性生物碳材料表面接枝壳聚糖：取两亲性生物碳材料于离心管中，加入pH＝5.5的PB缓冲液分散均匀后，依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基丁二酰亚胺活化2～4h；将壳聚糖溶解于浓度为1％～4％的醋酸溶液后，与活化后的两亲性生物碳材料充分混匀继续反应21～25h，用浓度为1％～4％的醋酸溶液离心洗涤4～6次，干燥，得到壳聚糖碳渣微粒(ACPS-CS)；

(3)香草醛对壳聚糖碳渣微粒进行改性：壳聚糖碳渣微粒置于锥形瓶中，加入浓度为2％～5％的醋酸溶液超声使其均匀分散，将香草醛溶解于适量甲醇后加入上述反应体系，室温下磁力搅拌反应20～24h，反应完毕用氢氧化钠溶液调PH值为中性，离心洗涤,真空干燥,得到香草基壳聚糖碳渣微粒[ACPS-CS(V)]；