CN105385057B - 一种生物活性分子与高分子复合材料的制备方法 - Google Patents

一种生物活性分子与高分子复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105385057B
CN105385057B CN201511016740.5A CN201511016740A CN105385057B CN 105385057 B CN105385057 B CN 105385057B CN 201511016740 A CN201511016740 A CN 201511016740A CN 105385057 B CN105385057 B CN 105385057B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bioactive molecule
preparation
composite material
polymer composite
high molecular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201511016740.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105385057A (zh
Inventor
薛奇
李翔
王晓亮
周东山
徐洁
滕超
李林玲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University
Original Assignee
Nanjing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University filed Critical Nanjing University
Priority to CN201511016740.5A priority Critical patent/CN105385057B/zh
Publication of CN105385057A publication Critical patent/CN105385057A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105385057B publication Critical patent/CN105385057B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/06—Polystyrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/04—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08L27/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种生物活性分子与高分子复合材料的制备方法，包括如下步骤：将生物活性分子溶于水中，配制成混合溶液体系，向该体系中加入高分子，混匀后抽干，并将其放入模具中，室温条件下压制，即制得复合生物活性分子与高分子的材料。优点为本发明通过以高分子为载体，在室温条件(0～40℃)下复合生物活性分子，从而制得一种复合材料，该制备方法简单、环保，能够有效地保持复合材料中生物分子原有的活性，且可广泛地应用于各种生物活性分子体系及各种高分子体系。

Description

一种生物活性分子与高分子复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种生物活性分子与高分子复合材料的制备方法。
背景技术
高分子材料与生物活性分子的复合可以给传统热塑性塑料带来更好的性质和广泛的应用范围。很多生物分子往往具有一些特殊的功能或者是极高的反应活性，同时又有着天然、环保的优势，但是，由于传统塑料的热加工工艺中不可避免的涉及到高温处理，而生物活性材料，如蛋白质、生物酶等在高温下都易变性失活，因此传统塑料与生物活性材料复合的研究工作一直举步维艰。将生物活性材料添加到传统热塑性塑料中加工成型，同时又能保持住其生物活性是一个极具挑战性的工作。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够复合生物活性分子与高分子、且有效地保持复合材料中生物分子原有活性的复合材料制备方法。
技术方案：本发明生物活性分子与高分子复合材料的制备方法包括如下步骤：将生物活性分子溶于水中，配制成0.1～10wt％的混合溶液体系，向该体系中加入高分子，混匀后抽干，并将其放入模具中，在压力为100～250MPa、室温条件下压制1～20min后，泄压、脱模，即制得该复合材料，其中，生物活性分子与高分子的质量比为1:5～1000。
进一步说，本发明的生物活性分子优选可为生物活性蛋白质或活性酶分子，配制的混合溶液体系优选可为0.1～17wt％，生物活性分子与高分子的质量比可为1:10～500，高分子的粒径为40～1500nm，优选可为40～1000nm，进一步优选可为40～500nm。
根据“去拥塞”原理，高分子在经受压力时，其高分子链发生流动，从而能够进一步地包裹生物活性分子，形成一种相对均匀的形貌结构，优选的，所施加的压力为120～230MPa，室温为0～40℃。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为通过以高分子为载体，在室温条件下(0～40℃)复合生物活性分子，从而制得一种复合材料，该制备方法简单、环保，能够有效地保持复合材料中生物分子原有的活性，且可广泛地应用于各种生物活性分子体系及各种高分子体系。
附图说明
图1为本发明的制备方法和传统的热塑加工方法制得的聚苯乙烯与β-半乳糖苷酶复合材料的蛋白质活性对照图；
图2为聚苯乙烯-溶菌酶复合材料杀菌活性曲线图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进一步说明。
本发明生物活性分子与高分子复合材料的制备方法包括如下步骤：将生物活性分子溶于水中，配制成0.1～10wt％的混合溶液体系，向该体系中加入高分子，混合均匀后抽干，并将其放入模具中，在压力为100～250MPa、室温条件下压制1～20min后，泄压、脱模，即制得该复合材料，其中，生物活性分子与高分子的质量比为1:5～1000。
一般在处理生物活性分子时，要经过无菌处理的水，且里面尽量不要含有太多无机盐粒子，以免破坏生物分子的活性，优选的，采用的水可为无菌蒸馏水。本发明的生物活性分子优选可为生物活性蛋白质或活性酶分子，配制的混合溶液体系优选可为0.1～17wt％，其中，生物活性分子与高分子的质量比为1:10～500，高分子的粒径为40～1500nm，优选可为40～1000nm，进一步优选可为40～500nm，所施加的压力为120～230MPa，室温为0～40℃。
实施例1
聚苯乙烯与β-半乳糖苷酶复合材料制备：利用乳液聚合法制备粒径为150nm的聚苯乙烯纳米小球10克，依次用无水乙醇、蒸馏水分别洗涤5次后，真空干燥备用。将10毫克β-半乳糖苷酶溶于10ml无菌蒸馏水中，充分搅拌、溶解至均一体系。将10克聚苯乙烯小球加入体系中，快速搅拌使其形成均匀的悬浊液，并将该悬浊液抽干后放入模具中铺平，经模具放入压力机中，在40℃条件下施加250MPa的压力，并将压力保持20min后，泄压、脱模，即制得聚苯乙烯与β-半乳糖苷酶复合材料。
实施例2
设计对比试验，分别采用传统的热塑加工方法和本发明的室温下的制备方法制备聚苯乙烯与β-半乳糖苷酶复合材料，利用β-半乳糖苷酶可催化水解β-D吡喃半乳糖苷(RBG)而生成具有红色荧光产物的性质，在验证酶的活性是否得到保持，试验结果如图1所示，其中，纵坐标为酶催化反应产物的荧光强度，横坐标为反应时间。
由图1可知，在采用传统的热塑加工方法制得的复合材料催化水解β-D吡喃半乳糖苷(RBG)时，由于酶的活性消失，反应无法进行，因此其荧光强度一直保持在一个较低的数值不变，而采用本发明室温条件下制得的复合材料催化水解β-D吡喃半乳糖苷(RBG)时，β-半乳糖苷酶在复合材料中保持了良好的活性，其不断地催化水解β-D吡喃半乳糖苷(RBG)生成强荧光的产物，在图中的表现形式为产物的荧光强度随反应时间增加而不断地升高，最后趋于一个稳定值。
实施例3
聚氯乙烯与牛血清蛋白(BSA)复合材料的制备：利用纳米粒子沉降法制备粒径约为40nm的聚氯乙烯纳米小球5克，依次用无水乙醇、蒸馏水分别洗涤5次后，真空干燥备用。将1克牛血清蛋白溶于10ml无菌蒸馏水中，充分搅拌、溶解至均一体系，将5克聚氯乙烯纳米小球加入该体系中，快速搅拌使其形成均匀的悬浊液，并将该悬浊液抽干后放入模具中铺平，经模具放入压力机中，在0℃条件下施加100MPa的压力，并将压力保持1min后，泄压、脱模，即制得聚氯乙烯与牛血清蛋白的复合材料。
实施例4
聚苯乙烯-溶菌酶复合材料的制备：采用乳液聚合法制备得到粒径为600nm的聚苯乙烯纳米小球350g，依次经过无水乙醇及无菌蒸馏水分别洗涤5次后，真空干燥备用。将0.7g壳聚糖溶于10ml无菌蒸馏水中，配制成7wt％的混合溶液，充分搅拌、溶解至均一体系，将350g聚氯乙烯小球加入体系中，快速搅拌使其形成均匀的悬浊液，并将该悬浊液抽干后放入模具中铺平，经模具放入压力机中，在30℃条件下施加220MPa的压力，并将压力保持20min后，泄压、脱模，即制得复合有溶菌酶以及聚苯乙烯的材料，其活性曲线如图2所示，由图2的曲线可知，当复合材料放入溶壁微球菌悬浊液中，细菌被快速杀灭，体系澄清度快速升高，对应着图中的吸光度快速降低，说明采用本发明室温下的制备方法保持了生物分子的活性。
实施例5
聚氯乙烯与溶菌酶复合材料的制备：采用纳米粒子沉淀法制备得到粒径为40nm的聚氯乙烯纳米小球5g，依次经过无水乙醇及无菌蒸馏水分别洗涤5次后，真空干燥备用。将1g溶菌酶溶于10ml水中，配制成10wt％的混合溶液，充分搅拌、溶解至均一体系，将5g聚氯乙烯小球加入体系中，快速搅拌使其形成均匀的悬浊液，并将该悬浊液抽干后放入模具中铺平，经模具放入压力机中，在0℃条件下施加100MPa的压力，并将压力保持1min后，泄压、脱模，即可制得复合有生物活性分子溶菌酶和聚氯乙烯的材料。
实施例6
设计7组平行实验，高分子与生物活性分子的质量比分别为1:1、5:1、10:1、100:1、500:1、1000:1、1100:1，其余步骤与实施例5相同，制得的复合材料的性能如表1所示。
表1不同的高分子与生物活性分子的质量比制得的复合材料的性能对照表
由表1可知，第2～5组制得的复合材料的活性优于第1和6组的实验，其中，以高分子与生物活性分子的加入量为10～500:1最佳，这是由于生物分子与高分子的比越大时，保持的生物分子的活性越强，而当二者的比值越小时，虽然保持的生物分子的活性强，但制得的复合材料不稳定。
实施例7
设计6组平行实验，配制的混合溶液体系的质量百分数分别为0.05wt％、0.1wt％、3wt％、7wt％、10wt％、11wt％，其余步骤与实施例5相同，制得的复合材料的性能如表2所示。
表2配制不同质量百分数的混合溶液体系制得的复合材料的性能对照表
由表2可知，第2～6组制得的复合材料的活性优于第1组的实验制得的复合材料的活性，这是由于配制的混合体系的质量分数太小时，会导致生物活性分子的失活比例增大，而配制的质量分数过大时，虽然制得复合材料保持的生物分子的活性较强，但生物活性分子将无法均匀地吸附在高分子上，从而使得制得的复合材料不均匀。
实施例8
设计6组平行实验，高分子的粒径分别为40nm、100nm、500nm、1000nm、1500nm、1600nm，其余步骤与实施例5相同，制得的复合材料的性能如表3所示。
表3不同粒径高分子制得的复合材料的性能对照表
组号 1 2 3 4 5 6
粒径/nm 40 100 500 1000 1500 1600
活性 强 强 较强 中等 较好 较差
由表3可知，第1～5组制得的复合材料的活性优于第6组实验制得的复合材料的活性，这是由于高分子的粒径越大，制备的复合材料越不均匀，且生物活性分子被包裹，复合材料的活性差。
实施例9
设计6组平行实验，设置的压力分别为50MPa、100MPa、120MPa、230MPa、250MPa、300MPa，其余步骤与实施例5相同，制得的复合材料的性能如表4所示。
表4不同的压力条件下制得的复合材料的性能对照表
组号 1 2 3 4 5 6
压力/MPa 50 100 120 230 250 300
活性 较强 较强 较强 中等 中等 较差
由表4可知，第2～5组制得的复合材料的活性优于第6实验制得的复合材料的活性，这是由于当压力过大时，容易破坏生物分子的活性，而当压力过小时，虽然制得的复合材料保持的生物分子的活性较强，但该材料不稳定。

Claims (6)

1.一种生物活性分子与高分子复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将生物活性分子溶于水中，配制成0.1～10wt％的混合溶液体系，向该体系中加入高分子，混匀后抽干，并将其放入模具中，在压力为100～120MPa、室温条件下压制1～20min后，泄压、脱模，即制得该复合材料，其中，生物活性分子与高分子的质量比为1:1～500，高分子的粒径为40～1500nm。
2.根据权利要求1所述的生物活性分子与高分子复合材料的制备方法，其特征在于：所述生物活性分子包括生物活性蛋白质或活性酶分子。
3.根据权利要求1所述的生物活性分子与高分子复合材料的制备方法，其特征在于：所述混合溶液体系的质量百分数为0.1～7wt％。
4.根据权利要求1所述的生物活性分子与高分子复合材料的制备方法，其特征在于：所述高分子的粒径为40～1000nm。
5.根据权利要求4所述的生物活性分子与高分子复合材料的制备方法，其特征在于：所述高分子的粒径为40～500nm。
6.根据权利要求1所述的生物活性分子与高分子复合材料的制备方法，其特征在于：所述压力为120～230MPa。
CN201511016740.5A 2015-12-29 2015-12-29 一种生物活性分子与高分子复合材料的制备方法 Active CN105385057B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511016740.5A CN105385057B (zh) 2015-12-29 2015-12-29 一种生物活性分子与高分子复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511016740.5A CN105385057B (zh) 2015-12-29 2015-12-29 一种生物活性分子与高分子复合材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105385057A CN105385057A (zh) 2016-03-09
CN105385057B true CN105385057B (zh) 2019-02-12

Family

ID=55417861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201511016740.5A Active CN105385057B (zh) 2015-12-29 2015-12-29 一种生物活性分子与高分子复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105385057B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1161357A (zh) * 1996-01-23 1997-10-08 杉本一郎 从椰子外壳纤维粉末混合物制备的可生物降解的塑料产品
CN1638744A (zh) * 2001-10-23 2005-07-13 英诺格尔股份公司 制造以淀粉凝胶为基料的模塑体
CN102241883A (zh) * 2010-09-25 2011-11-16 深圳市科聚新材料有限公司 一种抗菌聚酰胺材料及其制备方法
CN103289171A (zh) * 2013-06-24 2013-09-11 苏州新区佳合塑胶有限公司 一种高强度易降解的塑料袋用母料的制备方法
CN103467765A (zh) * 2013-09-26 2013-12-25 临沂市泰尔化工科技有限公司 一种抗菌型可降解一次性餐具的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1161357A (zh) * 1996-01-23 1997-10-08 杉本一郎 从椰子外壳纤维粉末混合物制备的可生物降解的塑料产品
CN1638744A (zh) * 2001-10-23 2005-07-13 英诺格尔股份公司 制造以淀粉凝胶为基料的模塑体
CN102241883A (zh) * 2010-09-25 2011-11-16 深圳市科聚新材料有限公司 一种抗菌聚酰胺材料及其制备方法
CN103289171A (zh) * 2013-06-24 2013-09-11 苏州新区佳合塑胶有限公司 一种高强度易降解的塑料袋用母料的制备方法
CN103467765A (zh) * 2013-09-26 2013-12-25 临沂市泰尔化工科技有限公司 一种抗菌型可降解一次性餐具的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
拥塞理论与高分子力反应器;李林玲等;《高分子材料科学与工程》;20140228;第30卷(第2期);151-156
高分子链的去拥挤转变及低温流动;滕超等;《高分子学报》;20110930(第9期);第1001-1005页

Also Published As

Publication number Publication date
CN105385057A (zh) 2016-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chauhan Lignin nanoparticles: Eco-friendly and versatile tool for new era
Wang et al. Chitosan-based materials: Preparation, modification and application
Fazli Wan Nawawi et al. Chitin nanopaper from mushroom extract: natural composite of nanofibers and glucan from a single biobased source
Noruzi Electrospun nanofibres in agriculture and the food industry: a review
Barikani et al. Preparation and application of chitin and its derivatives: a review
Kosaraju et al. Preparation and characterisation of chitosan microspheres for antioxidant delivery
Haghju et al. Affecting parameters on fabrication of β-D-galactosidase immobilized chitosan/poly (vinyl alcohol) electrospun nanofibers
Tang et al. Preparation of chitosan nanoparticles as carrier for immobilized enzyme
Perera et al. Chitosan nanoparticles: preparation, characterization, and applications
CN109021587B (zh) 可食用的明胶基膜及其制备方法
Dima et al. Chitosan from marine crustaceans: production, characterization and applications
Yamamoto et al. Biodegradation of cross-linked chitosan gels by a microorganism
DE3033885C2 (zh)
Jafary et al. Stability improvement of immobilized alkaline phosphatase using chitosan nanoparticles
US9999682B2 (en) Method for preparing chitosan-coated magnetic nanoparticles for protein immobilization
Tang et al. Characterizations of immobilized neutral proteinase on chitosan nano-particles
CN105385056B (zh) 一种生物杀菌塑料
Cheaburu-Yilmaz et al. Eco-friendly chitosan-based nanocomposites: chemistry and applications
CN105884930B (zh) 一种用于制备抗菌天然橡胶复合材料的纳米壳聚糖的制备方法
Yanat et al. Advances in chitin-based nanoparticle use in biodegradable polymers: A review
Wen et al. Enhancement of membrane stability on magnetic responsive hydrogel microcapsules for potential on-demand cell separation
Chen et al. Encapsulation of tea polyphenols into high amylose corn starch composite nanofibrous film for active antimicrobial packaging
CN105385057B (zh) 一种生物活性分子与高分子复合材料的制备方法
Yang et al. Recent advances in cellulose microgels: preparations and functionalized applications
Yan et al. Modification on sodium alginate for food preservation: A review

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 210008 Hankou Road, Drum Tower District, Nanjing, Jiangsu Province, No. 22

Applicant after: Nanjing University

Address before: 210046 Xianlin Avenue 163, Qixia District, Nanjing City, Jiangsu Province

Applicant before: Nanjing University

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant