CN106432478B - 一种胶原蛋白的抗菌改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种胶原蛋白的抗菌改性方法，包括下述步骤：(1)配制浓度为2wt％～70wt％的胶原蛋白水溶液，调整pH至7～13，升温至30～100℃；(2)向步骤(1)处理后的胶原蛋白水溶液中加入改性三氯生，搅拌条件下保持温度30～100℃，反应0.1～24h后停止反应，将溶液的pH调至6～8，即得抗菌性胶原蛋白溶液。本发明所制备的抗菌性胶原蛋白，抗菌组分以共价键牢固结合于胶原蛋白中，抗菌效果更加持久，如将其制备成抗菌型蛋白凝胶，则其整个使用周期中都具有抗菌性。
Description
技术领域
本发明属于天然产物改性领域，涉及一种胶原蛋白的抗菌改性方法。
背景技术
胶原蛋白是动物皮、骨、结缔组织等的水解产物，具有很好的理化性质和生物相容性，广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。但由于胶原蛋白易被微生物作用而发生霉变，因此使用胶原蛋白时往往需要加入抗菌防霉组分，以提高其使用性能。但外加防霉剂往往作用时间短，易迁移，特别是在食品、医药、化妆品等领域使用时存在安全隐患，尤其是使微生物产生耐药性。因此，对胶原蛋白进行改性，在其分子结构中引入抗菌组分，则可以很好地解决上述问题，但目前的相关研究非常少。
中国专利文件CN101163749A(申请号：200680012963.7)公开了一种用于消毒胶原蛋白制剂的方法，自消毒、抗菌胶原蛋白制剂的制备，并且涉及其用于制备特别是用于医药和/或者美容目的胶原蛋白制品(例如海绵、膜或者凝胶)的用途，并且涉及由所述自消毒胶原蛋白制剂制备的制品。该制备自消毒、抗菌胶原蛋白制剂的方法，是向胶原蛋白水溶液或者含水胶原蛋白悬浮液中加入水溶性抗菌活性剂。但上述方法制备的胶原蛋白的抗菌时间短，抗菌组分易流失，且存在抗菌组分被人体吸收的风险。因此在胶原蛋白分子结构中以化学键引入牢固的抗菌组分，制备抗菌性胶原蛋白，在生物医学材料、化妆品等领域具有更广的应用前景和更好的应用效果。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种胶原蛋白的抗菌改性方法，该方法可得到抗菌性胶原蛋白。
本发明的技术方案如下：
一种胶原蛋白的抗菌改性方法，包括下述步骤：
(1)配制浓度为2wt％～70wt％的胶原蛋白水溶液，调整pH至7～13，升温至30～100℃；
(2)向步骤(1)处理后的胶原蛋白水溶液中加入改性三氯生，搅拌条件下保持温度30～100℃，反应0.1～24h后停止反应，将溶液的pH调至6～8，即得抗菌性胶原蛋白溶液。
根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的胶原蛋白为动物皮、骨、肌腱的水解产物，或工业明胶及其水解产物，或皮革废料脱铬后的水解产物；进一步优选的，所述的胶原蛋白的分子量为1～150KD。
根据本发明，优选的，步骤(1)中胶原蛋白水溶液的pH调整至8～10。
根据本发明，优选的，步骤(1)中胶原蛋白水溶液升温至60～90℃。
根据本发明，优选的，步骤(2)中所述的改性三氯生的用量为胶原蛋白质量的0.01％～50％，更优选0.05％～10％。
根据本发明，优选的，步骤(2)中胶原蛋白与改性三氯生的反应温度为60～90℃。
根据本发明，优选的，步骤(2)中胶原蛋白与改性三氯生的反应时间为0.5～6h。
根据本发明，优选的，步骤(2)中反应结束后将溶液的pH调至6.5～7.5。
根据本发明，优选的，步骤(2)中所述的改性三氯生具有式(I)所示的结构，
式(I)中：R为Cl或
根据本发明优选的，所述步骤(2)中改性三氯生的制备方法如下:
将三氯生溶于四氯化碳溶液中，于4摄氏度用浓硫酸磺化2h～8h，三氯生与浓硫酸的摩尔比为1:1.1～1:1.5，分离纯化后中和，得三氯生磺化物；然后将三氯生磺化物溶于蒸馏水，加入三聚氯氰，三氯生磺化物与三聚氯氰的摩尔比为3:1～1:3，在冰水浴中反应1h～5h，最后用氢氧化钠溶液中和至中性，即得改性三氯生。
根据本发明改性三氯生的制备方法，优选的，三氯生磺化物与三聚氯氰的摩尔比为2:1～1:1。
根据本发明，步骤(2)中抗菌性胶原蛋白溶液可直接使用，也可经浓缩、干燥后制成粉状抗菌性胶原蛋白，浓缩、干燥方式不做具体要求。
本发明的有益效果如下：
本发明制备的抗菌性胶原蛋白，不同于外加抗菌组分型的抗菌性胶原蛋白。本发明所制备的抗菌性胶原蛋白，抗菌组分以共价键牢固结合于胶原蛋白中，抗菌效果更加持久，如将其制备成抗菌型蛋白凝胶，则其整个使用周期中都具有抗菌性。本发明所制备的抗菌性胶原蛋白抗菌组分不易流失，不存在抗菌组分被人体吸收的风险。因此，本发明制备的抗菌性胶原蛋白具有更好的市场前景。
附图说明
图1为本发明试验例中的抗菌效果图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明进一步阐述，应该指明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例中所用原料，如无特殊说明，均为常规市购产品。
实施例1
取10g胶原蛋白(牛皮或猪皮等动物皮的水解产物，分子量为10～70KD)加入带有搅拌装置的四口瓶中，加入90g去离子水，缓慢搅拌使其溶解；待胶原蛋白溶解完全后，调整体系的pH至8.5，升温至60℃；然后加入1g改性三氯生，于60℃，反应5h，即得抗菌性胶原蛋白水溶液。
本实施例中，所述的改性三氯生具有如下结构：
制备过程如下：
将三氯生溶于四氯化碳溶液中，于4摄氏度用浓硫酸磺化4h，三氯生与浓硫酸的摩尔比为1:1.1，分离纯化后中和，得三氯生磺化物；然后将三氯生磺化物溶于蒸馏水，加入三聚氯氰，三氯生磺化物与三聚氯氰的摩尔比为1:1，在冰水浴中反应1h，最后用氢氧化钠溶液中和至中性。
实施例2
取10g胶原蛋白(工业明胶，分子量<300KD)加入带有搅拌装置的四口瓶中，加入190g去离子水，缓慢搅拌使其溶解；待胶原蛋白溶解完全后，调整体系的pH至9.5，升温至80℃；然后加入0.5g改性三氯生，于80℃，反应3.5h，即得抗菌性胶原蛋白水溶液。
本实施例中，所述的改性三氯生为具有如下两种结构的混合物：
制备过程如下：
将三氯生溶于四氯化碳溶液中，于4摄氏度用浓硫酸磺化5h，三氯生与浓硫酸的摩尔比为1:1.3，分离纯化后中和，得三氯生磺化物；然后将三氯生磺化物溶于蒸馏水，加入三聚氯氰，三氯生磺化物与三聚氯氰的摩尔比为1.5:1，在冰水浴中反应3.5h，最后用氢氧化钠溶液中和至中性。
实施例3
取10g胶原蛋白(皮革废料脱铬后的水解产物，分子量<200KD)加入带有搅拌装置的四口瓶中，加入140g去离子水，缓慢搅拌使其溶解；待胶原蛋白溶解完全后，调整体系的pH至7.5，升温至60℃；然后加入0.5g改性三氯生，于90℃，反应2h，即得抗菌性胶原蛋白水溶液。抗菌性胶原蛋白水溶液经喷雾干燥或冷冻干燥等方式干燥后粉碎，即得抗菌性胶原蛋白粉料。
本实施例中，所述的改性三氯生具有如下结构：
制备过程如下：
将三氯生溶于四氯化碳溶液中，于4摄氏度用浓硫酸磺化3h，三氯生与浓硫酸的摩尔比为1:1.4，分离纯化后中和，得三氯生磺化物；然后将三氯生磺化物溶于蒸馏水，加入三聚氯氰，三氯生磺化物与三聚氯氰的摩尔比为2:1，在冰水浴中反应4.5h，最后用氢氧化钠溶液中和至中性。
实施例4
取20g胶原蛋白(工业明胶，分子量<40KD)加入带有搅拌装置的四口瓶中，加入80g去离子水，缓慢搅拌使其溶解；待胶原蛋白溶解完全后，调整体系的pH至9.5，升温至60℃；然后加入5g改性三氯生，于60℃，反应6h，即得抗菌性胶原蛋白水溶液。抗菌性胶原蛋白水溶液经喷雾干燥或冷冻干燥等方式干燥后粉碎，即得抗菌性胶原蛋白粉料。
本实施例中，所述的改性三氯生具有如下结构：
制备过程如下：
将三氯生溶于四氯化碳溶液中，于4摄氏度用浓硫酸磺化4h，三氯生与浓硫酸的摩尔比为1:1.1，分离纯化后中和，得三氯生磺化物；然后将三氯生磺化物溶于蒸馏水，加入三聚氯氰，三氯生磺化物与三聚氯氰的摩尔比为2:1，在冰水浴中反应4.5h，最后用氢氧化钠溶液中和至中性。
对比例
对比例为普通工业明胶，或革鞣革废屑脱革水解产物，或动物皮水解蛋白等，不进行抗菌处理。
试验例
用滤纸片法测定了实施例1、实施例3和对比例对金黄色葡萄球菌的抗菌性能。将灭菌用的滤纸片用以上样品溶液浸透，置于已接种了金黄色葡萄球菌的培养基上，将培养基置于37.5℃的培养箱中培养12h，其抗菌效果如下图1所示。由图1可以看出，本发明合成的胶原蛋白具有较好的抑制效果，而工业明胶则不具有抑菌效果。
Claims (11)
1.一种胶原蛋白的抗菌改性方法，包括下述步骤：
（1）配制浓度为2wt%~70wt%的胶原蛋白水溶液，调整pH至7~13，升温至30~100℃；
（2）向步骤（1）处理后的胶原蛋白水溶液中加入改性三氯生，搅拌条件下保持温度30~100℃，反应0.1~24h后停止反应，将溶液的pH调至6~8，即得抗菌性胶原蛋白溶液；
所述的改性三氯生具有式（I）所示的结构 ，
（I），
式（I）中：R为Cl或。
2.根据权利要求1所述的胶原蛋白的抗菌改性方法，其特征在于，步骤（1）中所述的胶原蛋白为动物皮、骨、肌腱的水解产物，或工业明胶及其水解产物，或皮革废料脱铬后的水解产物。
3.根据权利要求1所述的胶原蛋白的抗菌改性方法，其特征在于，步骤（1）中所述的胶原蛋白的分子量为1~150KD。
4.根据权利要求1所述的胶原蛋白的抗菌改性方法，其特征在于，步骤（1）中胶原蛋白水溶液的pH调整至8~10。
5.根据权利要求1所述的胶原蛋白的抗菌改性方法，其特征在于，步骤（1）中胶原蛋白水溶液升温至60~90℃。
6.根据权利要求1所述的胶原蛋白的抗菌改性方法，其特征在于，步骤（2）中所述的改性三氯生的用量为胶原蛋白质量的0.01%~50%。
7.根据权利要求1所述的胶原蛋白的抗菌改性方法，其特征在于，步骤（2）中所述的改性三氯生的用量为胶原蛋白质量的0.05%~10%。
8.根据权利要求1所述的胶原蛋白的抗菌改性方法，其特征在于，步骤（2）中胶原蛋白与改性三氯生的反应温度为60~90℃。
9.根据权利要求1所述的胶原蛋白的抗菌改性方法，其特征在于，步骤（2）中胶原蛋白与改性三氯生的反应时间为0.5~6h。
10.根据权利要求1所述的胶原蛋白的抗菌改性方法，其特征在于，步骤（2）中反应结束后将溶液的pH调至6.5~7.5。
11.根据权利要求1所述的胶原蛋白的抗菌改性方法，其特征在于，所述步骤（2）中改性三氯生的制备方法如下:
将三氯生溶于四氯化碳溶液中，于4摄氏度用浓硫酸磺化2h~8h，三氯生与浓硫酸的摩尔比为1:1.1~1:1.5，分离纯化后中和，得三氯生磺化物；然后将三氯生磺化物溶于蒸馏水，加入三聚氯氰，三氯生磺化物与三聚氯氰的摩尔比为3:1~1:3，在冰水浴中反应1h~5h，最后用氢氧化钠溶液中和至中性，即得改性三氯生。
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| CN104740690A (zh) * | 2015-04-03 | 2015-07-01 | 青岛明药堂医疗股份有限公司 | 一种海洋生物载药纳米抗菌超滑涂层 |
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| Title |
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