[发明专利]人造真菌黑色素材料的制备及紫外防护应用

说明书

一种人造真菌黑色素纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：在空气氛围下，将黑色素前体溶于溶剂中，调节pH值为3‑4，搅拌得A溶液；将铜化合物催化剂溶于水中，配制的B溶液；将A溶液于搅拌下在金属浴上加热升温，搅拌下将B溶液加入A中，混合均匀，反应得反应液；将反应液离心，沉淀清洗超声分散后再次离心，重复多次，得到人造真菌黑色素纳米粒子；将人造真菌黑色素纳米粒子在去离子水中分散保存。该方法副反应少，成本低，产率高，操作简单工艺流程短，可重复性好。可以通过调节反应条件和原料配比来调控纳米粒子的粒径，粒径在60‑700nm间。所得纳米粒子有较好紫外吸收的能力，明显强于在紫外防护领域使用的聚多巴胺材料，有望作为新的紫外防护添加剂。

技术领域

本发明涉及一种人造真菌黑色素材料的制备及紫外防护应用，具体的，涉及一种真菌黑色素纳米粒子、其制备方法及紫外防护应用，属于黑色素材料技术领域。

背景技术

黑色素是一种存在于动物、植物和微生物等许多生物体中的天然色素，以其在人类皮肤着色中的作用而闻名，然而，它们也以多种方式发挥作用，如金属离子络合、自由基猝灭、光保护、神经保护等。黑色素根据其结构可分为五种类型：真黑色素、褐黑色素、神经黑色素、脓黑色素、异黑色素。其中异黑色素是一种不含氮的黑色素，通常在植物、真菌等生物中存在。

以1，8-二羟基萘(DHN)为前体合成的真菌黑色素(或被称为DHN-黑色素)就是异黑素的一种，这种黑色素被发现于切尔诺贝利核电站，在大多生物无法存活的高强度的电离辐射下生长的一种真菌中(Microbiol.2008,11,525–531)。在真菌中，真菌黑色素都有助于其在恶劣的环境中生存，通过作为细胞壁的必要成分，增加其刚性，疏水性，负电荷和减少其孔隙率(Biochemistry 2005,44,3683–3693)。此外，真菌黑色素可以保护这些真菌免受高剂量辐射，在某些情况下，已证明γ辐射对在宇宙飞船上和切尔诺贝利反应堆内发现的某些种类的黑化真菌是有益的(PLoS One 2007,2,e457)。鉴于天然黑色素的无数功能和它们固有的化学性质的复杂性，合成人造黑色素材料为分析黑色素的结构和功能提供了有前途的途径。

在合成方面，目前常见的是强氧化剂氧化(ACS Nano 2019,13,10,10980–10990)和氨气催化的固相聚合法(J.Mater.Chem.B,2020,8,4412-4418)。强氧化剂氧化制得的真菌黑色素粒径虽然均一但可调整范围小，且氧化剂会带来较多副反应和副产物，可能会对材料产生不利的影响。氨气催化的固相聚合则局限于制备介质表面的涂层，在使用环境上有局限性。这些限制使得我们更需要开发新的人造真菌黑色素材料的制备方法，而模仿生物的仿生合成比较利于获得结构上接近天然真菌黑色素的人造真菌黑色素材料。人造真菌黑色素的仿生合成目前是采用酶催化聚合，最常见的是辣根过氧化物酶(HRP酶)(ChemPlusChem 2019,84(9),1331-1337)以及漆酶(ACS Nano 2019,13,10,10980–10990)。但人工条件下使用酶来合成真菌黑色素时，因无法像生物内一样有许多调节机制，合成的其真菌黑色素材料大多形貌不均一。且酶活性受许多因素影响，使得可重复性差。更重要的是酶的生产过程复杂，价格昂贵，不利于大规模使用。

发明内容

针对上述的问题，本发明提供一种人造真菌黑色素纳米粒子的制备方法，一种人造真菌黑素纳米粒子，以及其在紫外防护中的应用。

一方面，本发明提供一种真菌黑色素纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：

一种人造真菌黑色素纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：

在空气氛围下，将黑色素前体溶于溶剂中，调节pH值为3-4，搅拌得A溶液。

将铜化合物催化剂溶于水中，配制的B溶液。

将A溶液于搅拌下在金属浴上加热升温，搅拌下将B溶液加入A中，混合均匀，反应得反应液。

将反应液离心，沉淀清洗超声分散后再次离心，重复多次，得到人造真菌黑色素纳米粒子。