一种双功能化细菌纤维素复合物、制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种双功能化细菌纤维素复合物、制备方法及其应用，属于微生物技术领域，所述方法包括以下步骤：1)将细菌纤维素置于高碘酸钠溶液中，40℃水浴避光反应得到氧化细菌纤维素；2)将葡萄糖氧化酶溶液与步骤1)所述氧化细菌纤维素反应，制得酶功能化的细菌纤维素复合物；3)L

【技术实现步骤摘要】
一种双功能化细菌纤维素复合物、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于微生物
，具体地涉及一种双功能化细菌纤维素复合物、制备方法及其应用

技术介绍

[0002]细菌纤维(BC)价格低廉，有较高的生物相容性和良好的生物降解性；与植物纤维素相比具有高结晶度和高化学纯度，高弹性模量和抗张强度；很强的水结合性；极佳的形状维持能力和抗撕拉能力；这些都是作为患者伤口的生物敷料及临时皮肤的有利条件。是一种优异的承载基质应用于伤口愈合等医疗领域。但其基本不具备抑菌效果。目前常用抗生素和纳米材料来修饰细菌纤维素，赋予其抑菌活性。抗生素的使用常常带来细菌耐药性的问题，而纳米材料的生物安全性问题还未有定论。因此亟待开发一种高抑菌活性、非耐药性、高生物安全性的细菌纤维素复合材料。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题在于提供一种双功能化细菌纤维素复合物的制备方法及其抑菌性能的应用。
[0004]本专利技术是通过如下技术方案来实现的：
[0005]一种双功能化细菌纤维素复合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]1)将细菌纤维素(BC)置于高碘酸钠溶液中，40℃水浴避光反应得到氧化细菌纤维素(OxBC)；
[0007]2)将葡萄糖氧化酶(GOD)溶液与步骤1)所述氧化细菌纤维素反应，制得酶功能化的细菌纤维素复合物；
[0008]3)L
‑
精氨酸(Arg)与步骤2)所述的酶功能化细菌纤维素复合物上的醛基通过席夫碱反应结合，得到双功能化细菌纤维素复合物(OxBC
‑
GOD/Arg)。
[0009]进一步，所述步骤1)中的细菌纤维素需经过KCl/HCl溶液(0.05M KCl，pH＝1)浸泡24h。
[0010]进一步，所述步骤1)中的高碘酸钠体积质量分数为0.01g/mL。
[0011]进一步，所述步骤2)中的葡萄糖氧化酶的浓度为1～10U/mL。
[0012]进一步，所述步骤3)所述L
‑
精氨酸溶液的摩尔浓度为0.1～0.3M，L
‑
精氨酸溶液的pH值为7.0～7.6。
[0013]本专利技术还提供上述方法制备的双功能化细菌纤维素复合物。
[0014]本专利技术还提供所述双功能化细菌纤维素复合物在制备抑菌剂中的应用。
[0015]上述方法制备的双功能细菌纤维素复合物包括酶功能化细菌纤维素复合物；所述双功能细菌纤维素复合物和酶功能化细菌纤维素复合物中葡萄糖氧化酶通过共价键结合在氧化细菌纤维素上；所述双功能细菌纤维素复合物中L
‑
精氨酸与氧化细菌纤维素通过席夫碱反应结合。
[0016]所述葡萄糖氧化酶和精氨酸双功能化的细菌纤维素复合物具有抑菌效果，并以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌为例证明其抑菌活性。
[0017]本专利技术与现有技术相比的有益效果：
[0018]本专利技术将酶(葡萄糖氧化酶)和L
‑
精氨酸反应通过共价键连接和席夫碱反应与细菌纤维素结合，从而得到葡萄糖氧化酶和L
‑
精氨酸双功能化的细菌纤维素复合物。氧气存在条件下，葡萄糖氧化酶催化β
‑
D
‑
葡萄糖氧化生成葡萄糖酸和H2O2，H2O2促进细胞膜上的脂质过氧化的连锁反应，破坏细胞膜结构，从而达到抑菌效果。L
‑
精氨酸与氧化细菌纤维素反应生成的席夫碱结构可以与细菌细胞膜上的亲脂层结合，改变细胞膜的通透性从而增强抑菌效果。两者共同作用，赋予双功能化的细菌纤维素优异的抑菌性能。
附图说明
[0019]图1为实施例1制备葡萄糖氧化酶和精氨酸双功能化的细菌纤维素的原理图。
[0020]图2为实施例4细菌纤维素(a)，实施例5氧化细菌纤维素(b)，实施例6酶功能化的细菌纤维素(c)，和实施例1双功能化的细菌纤维素的扫描电子显微镜图片(d)。
[0021]图3为实施例4细菌纤维素(a)，实施例5氧化细菌纤维素(b)，实施例6酶功能化的细菌纤维素(c)，和实施例1双功能化的细菌纤维素(d)的傅里叶红外扫描图谱。
[0022]图4为实施例4细菌纤维素(a)，实施例5氧化细菌纤维素(b)和实施例1双功能化的细菌纤维素(c)的X射线光电子能谱图。
[0023]图5复合材料在缓冲液中H2O2的释放情况：实施例8，实施例7，实施例6酶功能化的细菌纤维素(a)；实施例3，实施例2，实施例1双功能化的细菌纤维素(b)。
[0024]图6为酶功能化的细菌纤维素和双功能化的细菌纤维素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抑制效果。对应的处理为：
①
为实施例4处理，
②
为实施例5处理，
③
为实施例8处理，
④
为实施例6处理，
⑤
为实施例9处理，
⑥
为实施例3处理，
⑦
为实施例1处理。
具体实施方式
[0025]下面通过实施例来对本专利技术的技术方案做进一步解释，但本专利技术的保护范围不受实施例任何形式上的限制。
[0026]实施例1
[0027]一种双功能细菌纤维素复合物的制备方法，双功能细菌纤维素的制备原理示意图：众所周知，细菌纤维素拥有独特的微米多孔三维网络结构，这有助于各种具有生物活性的基质渗透到纤维内部。虽然细菌纤维素的比表面积高并且含有大量的羟基基团，但是它仍然很难与蛋白质等生物活性物质有效地结合。因此需要改造细菌纤维素，使其获得有效的反应结合位点(或官能团)来锚定生物活性物质。如图1所示，首先，高碘酸根离子(IO4‑
)对氧化纤维素中的仲羟基具有高度选择性。高碘酸钠(NaIO4)选择性氧化细菌纤维素的D
‑
吡喃葡萄糖环上C2和C3位置的羟基基团从而形成醛基基团，这种反应氧化生成的物质也就是氧化细菌纤维素。这样在纤维结构上产生大量的醛基结构，醛基与氨基酸结构中存在的氨基(
‑
NH2)结合形成亚胺键(
‑
C＝NR)，然后重排形成稳定的胺(
‑
C
‑
NHR)。这样，葡萄糖氧化酶通过共价键连接结合到氧化细菌纤维素上。之后，氧化细菌纤维素上残留的醛基基团继续
反应通过席夫碱反应原位接枝L
‑
精氨酸，从而制备形成双功能化的细菌纤维素(OxBC
‑
GOD/Arg)。
[0028]所述方法的具体步骤如下：
[0029]1)制备纯化的细菌纤维素
[0030]将未纯化的细菌纤维用蒸馏水清洗之后浸入0.1M NaOH溶液并在80℃条件下保持2h。之后，用去离子水冲洗至中性，得到纯化细菌纤维素；
[0031]2)称取5g高碘酸钠，KCl/HCl溶液溶解定容至500mL，得到质量分数为0.01g/mL的高碘酸钠溶液；
[0032]3)纯化的细菌纤维素(BC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双功能化细菌纤维素复合物的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：1)将细菌纤维素置于高碘酸钠溶液中，40℃水浴避光反应得到氧化细菌纤维素；2)将葡萄糖氧化酶溶液与步骤1)所述氧化细菌纤维素反应，制得酶功能化的细菌纤维素复合物；3)L
‑
精氨酸溶液与步骤2)所述的酶功能化细菌纤维素复合物上的醛基通过席夫碱反应结合，得到双功能化细菌纤维素复合物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤1)中的细菌纤维素需经过0.05M KCl，pH＝1的KCl
...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟海津，赵兵欣，朱常亮，付晓丹，朱琳，
申请(专利权)人：威海迪普森生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：