[发明专利]一种多肽改性纤维素的绿色制备方法

说明书

本发明公开了一种多肽改性纤维素的绿色制备方法，在水溶液中实现纤维素表面的多肽修饰，得到一种绿色环保的多肽改性纤维素材料，纤维素在不同pH条件的水溶液中活化，之后将在水溶液中将氨基酸键合到纤维素载体上，并在聚合磷酸盐催化剂的催化下进一步成肽，进而获得一种绿色环保的多肽改性纤维素材料。本发明时间成本低，易于操作，整个反应耗时约2h，在大规模产业化制备中极具应用前景，反应过程简单绿色，不使用任何有毒化学溶剂，不会影响纤维素原有的生物相容性，更不会造成环境污染。

技术领域

本发明属于高分子材料的新型绿色加工改性技术领域，具体地说，涉及一种多肽改性纤维素的绿色制备方法。

背景技术

肽(peptide)是α-氨基酸以肽键连接在一起而形成的化合物，也是蛋白质水解的中间产物。其中，由两个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫做二肽，由三个或三个以上氨基酸分子组成的肽叫多肽。目前，多肽小分子在生物医药、食品添加剂以及化妆品中都具有十分广泛的应用。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，有很好的力学性能和生物相容性，不仅可作为多种生物材料的骨架结构，而且在纺织行业也极具应用前景。如果在纤维素表面引入多肽小分子，有望进一步提高其溶解性、生物亲和性以及抗菌性能。

目前，多肽改性纤维素主要利用硫酯多肽、化学交联剂、羟醛氧化反应实施，而直接通过酯化反应进行活化改性的研究相对较少。此外，酯化改性多参考多肽或者聚氨基酸的制备方法，首先使用Fmoc、Boc等有机基团保护氨基，再在酯化反应结束后进行脱保护，过程复杂且耗时(12-24h)，而且使用大量的有毒化学溶剂(如DMF、THF、TFA)和催化剂(如4-二甲氨基吡啶、N,N-二异丙基碳二亚胺等)会对材料的生物相容性构成威胁。如Onak等人[1]揭示的方法是将树脂先在DMF中溶胀30min，然后用DMF洗涤三次再与Fmoc保护的氨基酸反应4-6h，再将肽将树脂上切下通过放电反应缀合在纳米纤维上。此方法所需原料较多，且涉及到有毒化学试剂，步骤繁琐生产周期较长，不利于工业化生产。对于目前纤维素改性方法存在的技术问题作如下总结：

1)改性过程复杂且耗时长、成本高，不利于工业化生产。

2)改性所使用的化学试剂大多有毒有害，不利于环境可持续发展。

3)改性条件严苛，对温度和pH有较高要求。

4)改性效果不够理想，容易产生其他反应副产物。

[1]Onak,G.；Ercan,U.K.；Karaman,O.,Antibacterial activity ofantimicrobial peptide-conjugated nanofibrous membranes.Biomedical Materials2021,16(1),015020.

发明内容

本发明的目的是提供一种多肽改性纤维素的绿色制备方法，旨在解决以往改性过程中有机试剂用量大、步骤繁琐、制备时间长等不利因素；具体涉及一种使用酸性/中性/碱性水溶液浸渍纤维素原料制得纤维素/氨基酸反应预混物。

本发明所提供的技术方案具体如下：

本发明公开了一种多肽改性纤维素的绿色制备方法，在水溶液中实现纤维素表面的多肽修饰，得到一种绿色环保的多肽改性纤维素材料。

作为进一步地改进，本发明所述的纤维素在不同pH条件的水溶液中活化，之后将在水溶液中将氨基酸键合到纤维素载体上，并在聚合磷酸盐催化剂的催化下进一步成肽，进而获得一种绿色环保的多肽改性纤维素材料。

作为进一步地改进，本发明所述的聚合磷酸盐催化剂为环状三聚磷酸盐(P₃m)或链状三聚磷酸盐(P₃)或六偏磷酸钠(P₆m)或焦磷酸盐。

作为进一步地改进，本发明具体包括以下步骤：

1)纤维素预处理