CN116102741B - 脱除蜂毒致敏原用的磁性纳米复合材料及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于脱除蜂毒致敏原的技术领域,具体涉及脱除蜂毒致敏原用的磁性纳米复合材料及制备方法和应用,磁性纳米复合材料包括:磁核,与磁核表面化学键接的链接基团,以及与链接基团化学键接的光敏剂功能基团;链接基团包括多氨基树枝状聚合物化学键接后的官能团,所述磁核包括碳纳米管包覆磁性纳米颗粒的磁性复合物。本发明能有效提升功能基团的引入密度及负载位点,从而显著增加光敏剂功能基团的负载量、负载密度;同时树枝状聚合物由于其柔性树枝状结构特点进一步减少了光敏剂负载过程中产生的空间位阻,协同利于光敏剂功能基团的高效、足量的高密负载,有利于提升光能吸收效率;且不会影响蜂毒中主要活性成分(蜂毒肽)的活性。
Description
技术领域
本发明属于脱除蜂毒致敏原的技术领域,具体涉及脱除蜂毒致敏原用的磁性纳米复合材料及制备方法和应用。
背景技术
蜂毒是一种重要的蜂产品,富含多种生物活性成分,发挥出色的抗炎、抗辐射、抗衰老等功效,被广泛应用于医疗、美容及保健食品行业。然而,蜂毒中含有主要致敏原:致敏蛋白磷脂酶A2 (PLA2),其可促进肥大细胞成熟,产生致敏作用。部分易敏人群使用蜂毒后产生严重的过敏反应,轻微者表现为局部皮肤过敏反应,严重者可发生危及生命的全身变态反应,这对蜂毒安全应用带来了挑战,同时也严重影响了蜂毒产品进一步地开发利用与产业发展。因此,脱除蜂毒致敏原并保持蜂毒主要活性成分不受影响对拓展其产业应用发挥重要作用。
现有技术中通常采用纯化的方法去除蜂毒中的PLA2。然而,蜂毒的纯化过程极具挑战性,由于它涉及一系列分离和纯化步骤,因此使用了不同的分离技术,如高效液相色谱、凝胶过滤、亲和及离子交换色谱法等,但其普遍存在线性范围窄、灵敏度低、进样量小、处理程序复杂耗时等缺点。尽管经过了一系列复杂的纯化过程,但由于在溶液中以四聚体存在的蜂毒中主要活性物质蜂毒肽与PLA2分子量大小相近导致其产率和纯度通常较低,并且仍存在大量PLA2残留而无法达到完全脱敏的效果;且会影响蜂毒主要活性物质蜂毒肽,蜂毒肽含量降低。
此外,单一的多酚化合物或者单一光敏剂可以与致敏蛋白发生相互作用并诱导致敏蛋白聚集产生一定的脱敏效果,但效果有限。
因此,如何开发在不影响蜂毒活性物质蜂毒肽的同时,协同高效的蜂毒致敏原脱除方法及其产品,对蜂毒产品的推广应用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述缺陷,提供脱除蜂毒致敏原用的磁性纳米复合材料及制备方法和应用,该磁性纳米复合材料能有效提升蜂毒脱敏效果,且不影响蜂毒活性成分,为后续相关蜂产品及其他食品的高效开发利用提供有效支撑。
为了实现上述目的,本发明提供了一种用于光动力脱除蜂毒致敏原的磁性纳米复合材料,包括磁核,与磁核表面化学键接的链接基团,以及与链接基团化学键接的光敏剂功能基团;其中,所述链接基团包括多氨基树枝状聚合物化学键接后的官能团,所述磁核包括碳纳米管包覆磁性纳米颗粒的磁性复合物。
在本发明的一些优选实施方式中,所述多氨基树枝状聚合物为聚酰胺胺型树枝状聚合物、聚乙烯亚胺和壳聚糖中的至少一种。
在本发明的一些优选实施方式中,所述光敏剂功能基团为光敏剂化学键接后的官能团,所述光敏剂为血卟啉衍生物、二氢卟吩e6、焦脱镁叶绿酸-a、焦脱镁叶绿酸a己醚、单-天冬酰胺基二氢卟吩-e6中的至少一种。
在本发明的一些优选实施方式中,所述碳纳米管为多壁碳纳米管和/或单壁碳纳米管。
在本发明的一些优选实施方式中,所述磁核、所述链接基团、光敏剂功能基团的质量比为1:(0.3-2):(0.1-1.5)、更优选1:(0.5-2):(0.2-1.5)。
在本发明的一些优选实施方式中,所述磁核中碳纳米管与磁性纳米颗粒的质量比为(0.5-3):1。
优选地,本发明还提供一种用于光动力和化学动力协同脱除蜂毒致敏原的磁性纳米复合材料,还包括与磁核表面化学键接的含邻羟基和氨基的芳烃功能基团,金属离子,以及多酚化合物功能基团;其中,所述含邻羟基和氨基的芳烃功能基团与金属离子、多酚化合物功能基团进行配位连接。
在本发明的一些优选实施方式中,所述多酚化合物功能基团为多酚化合物化学键接后的官能团,所述多酚化合物包括槲皮素、没食子儿茶素、咖啡酸、绿原酸、原花青素、阿魏酸、迷迭香酸、赤黄素、根皮素、柚皮素、杨梅素、山奈酚中的至少一种。
在本发明的一些优选实施方式中,所述含邻羟基和氨基的芳烃功能基团包括多巴胺功能基团和/或去甲肾上腺素功能基团。
在本发明的一些优选实施方式中,所述金属离子包括铁离子、亚铁离子、铜离子、锰离子和钆离子中的至少一种。
在本发明的一些优选实施方式中,所述磁性纳米复合材料中光敏剂功能基团和多酚化合物功能基团的质量比为1:(1-3)。
在本发明的一些优选实施方式中,所述磁核、链接基团、含邻羟基和氨基的芳烃功能基团、光敏剂功能基团的质量比为1:(0.5-2):(0.5-2):(0.2-1.5),含邻羟基和氨基的芳烃功能基团与金属离子、多酚化合物功能基团的质量比为1:(0.5-3):(0.5-3);所述磁核中碳纳米管与磁性纳米颗粒的质量比为(0.5-5):1。
本发明还提供一种磁性纳米复合材料的制备方法,其用于制备所述的脱除蜂毒致敏原用的磁性纳米复合材料,所述制备方法包括以下步骤:
S1、将磁性前驱体纳米材料与羧基化碳纳米管复合,得到具有羧基化表面的磁性复合物;
S2、将多氨基树枝状聚合物通过化学反应接枝在所述磁性复合物的表面,得到树枝状氨基化碳纳米管磁性材料;
S3、将光敏剂与所述树枝状氨基化碳纳米管磁性材料进行化学反应接枝。
在本发明的一些优选实施方式中,S1具体包括:将无水三氯化铁、无水醋酸钠、聚乙二醇和羧基化碳纳米管超声分散于溶剂中,进行加热反应,反应结束后进行磁性吸附分离、洗涤,得到具有羧基化表面的磁性复合物。
更优选地,所述无水三氯化铁、无水醋酸钠、聚乙二醇和羧基化碳纳米管的质量比为(1-5):(5-12):1:(0.5-3)。
更优选地,所述加热反应的条件包括:反应温度为180-220℃,反应时间为6-12 h。
更优选地,每克三氯化铁对应溶剂的用量为20-50 mL。
在本发明的一些优选实施方式中,S2具体包括:
S201、将S1所得磁性复合物置于pH为4.0-7.0的磷酸盐缓冲溶液中,依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺超声分散混合,随后进行第一搅拌反应,经分离获得活化材料;
S202、将活化材料超声分散于pH为8.0-9.0的磷酸盐缓冲溶液中,加入多氨基树枝状聚合物,进行第二接枝反应,随后分离;
更优选地,S201中所述磁性复合物、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺的质量比为1:(0.5-3):(0.5-4),每克磁性复合物对应磷酸盐缓冲溶液的用量为40-100 mL。
更优选地,S201中所述第一搅拌反应的条件包括:水浴温度为30-45℃,反应时间为10-60 min。
更优选地,S202中所述活化材料、多氨基树枝状聚合物的质量比为1:(0.3-2)、更优选1:(0.5-1.5),每克活化材料对应磷酸盐缓冲溶液的用量为40-100 mL。
更优选地,S202中所述第二接枝反应的条件包括:水浴温度为35-45℃,反应时间为12-24h。
在本发明的一些优选实施方式中,S3具体包括:
S301、将光敏剂溶解于有机溶剂中,随后溶于pH为4.0-7.0的磷酸盐缓冲溶液中混合,随后依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺在避光条件下分散混合,得到光敏剂活化溶液;
S302、将S2所得树枝状氨基化碳纳米管磁性材料分散在pH为4.0-8.0的磷酸盐缓冲溶液中,之后与所述光敏剂活化溶液混合,在避光条件下进行搅拌反应,反应结束后进行分离。
更优选地,S301中所述光敏剂与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺的质量比为1:(1-4):(1-4)。
更优选地,S301中,每克光敏剂对应50-80mL有机溶剂及100-150mL的磷酸盐缓冲溶液。
更优选地,S301中所述分散混合的条件包括:在超声条件下分散时间为30-90min,恒温油浴保持温度为35-45℃。
更优选地,S302中所述树枝状氨基化碳纳米管磁性材料与所述光敏剂活化溶液中光敏剂的用量比为1:(0.1-2)、更优选1:(0.2-1.5);每克树枝状氨基化碳纳米管磁性材料对应60-100mL的磷酸盐缓冲溶液。
更优选地,所述搅拌反应的条件包括:恒温油浴保持温度为35-45℃,搅拌反应时间为10-24h。
本发明优选地,S2中还包括在引入所述多氨基树枝状聚合物的同时还引入含邻羟基和氨基的芳烃进行化学反应接枝的步骤,S3中所述树枝状氨基化碳纳米管磁性材料与所述光敏剂活化溶液中光敏剂的用量比为1:(0.07-2.5)、更优选1:(0.1-2);且所述制备方法还包括以下步骤:
S4、将S3所得光敏剂功能化的复合材料与金属盐、多酚化合物有机溶液混合,在避光条件下进行加热反应,之后分离、洗涤、干燥。
在上述优选方案中,S2具体步骤基本同第二方面的S2,不同之处在于,在S202中引入多氨基树枝状聚合物的步骤中还引入含邻羟基和氨基的芳烃进行相应接枝反应。更优选地,所述活化材料、多氨基树枝状聚合物、含邻羟基和氨基的芳烃的质量比为1:(0.3-2):(0.3-2)、更优选1:(0.5-2):(0.5-2),每克活化材料对应磷酸盐缓冲溶液的用量为40-100mL。
在本发明的一些优选实施方式中,S4中所述混合的过程包括:将S3所得光敏剂功能化的复合材料超声分散于超纯水中,之后与金属盐混合,随后与多酚化合物有机溶液混合。
更优选地,所述光敏剂功能化的复合材料与金属盐、多酚化合物的质量比为1:(0.5-3):(0.5-3)、优选1:(1-3),每克光敏剂功能化的复合材料对应100-150 mL超纯水,所述多酚化合物有机溶液中每克多酚化合物对应30-100 mL有机溶剂。
更优选地,S4中的加热反应的条件包括:恒温油浴保持温度为35-45℃,搅拌反应时间为48-72h。
本发明还提供一种高效脱除蜂毒致敏原的方法,包括:将所述的磁性纳米复合材料和待脱敏蜂毒混合,在激光光源照射下进行反应,之后进行磁吸分离。
本发明的发明人经过大量研究发现,将光敏剂负载在复合材料中更利于提高脱敏效果,而复合材料中光动力脱敏效率最大化的难点在于如何提高光敏剂的负载量、负载密度和负载稳定性,尤其是光敏剂为大分子,在负载时具有较大空间位阻而影响负载效率、负载密度、负载量。基于此而提出本发明。
本发明的用于光动力脱除蜂毒致敏原的磁性纳米复合材料,通过采用多氨基树枝状聚合物化学键接磁核(碳纳米管包覆磁性纳米颗粒)和光敏剂功能基团,充分利用碳纳米管表面丰富的羧基活性基团与多氨基树枝状聚合物中的氨基进行化学键接,能有效提升功能基团的引入密度及负载位点,从而显著增加光敏剂功能基团的负载量、负载密度;同时树枝状聚合物由于其柔性树枝状结构特点进一步减少了光敏剂负载过程中产生的空间位阻,协同利于光敏剂功能基团的高效、足量的高密负载,有利于提升磁性纳米复合材料表面的光能吸收效率;且不会影响蜂毒中主要活性成分(蜂毒肽)的活性。其中光敏剂与多氨基树枝状聚合物之间、多氨基树枝状聚合物与磁核之间分别通过化学键接(优选共价键接,如酰胺化连接)进行连接,保证了光敏剂与复合材料间的化学稳定性。
在本发明的制备方法中,先制备具有羧基化表面的磁性复合物,之后接枝多氨基树枝状聚合物,再接枝光敏剂,能够提升多氨基树枝状聚合物的反应效率以及光敏剂的负载效率,进而提升光敏剂的负载率和负载密度,促进脱敏效果。
本发明的优选的磁性纳米复合材料,在引入可光动力脱敏的光敏剂功能基团之外,还引入可化学动力脱敏的稳定的多酚化合物功能基团,且通过含邻羟基和氨基的芳烃功能基团和金属离子与多酚化合物构建稳定的金属多酚网络体系,实现多酚化合物功能单体的有效负载,从而使磁性纳米复合材料兼具光动力及化学动力的协同效果,其中光敏剂通过光动力的作用会产生光致解离效果,促使金属多酚网络中负载的多酚化合物的有效解吸或解离,促进目标化合物的定点释放和高效转移,进一步促进多酚化合物与致敏蛋白间的化学结合效果,反之金属多酚网络又有较为广泛的光宽带吸收,能增加光能吸收及转换效率,也进一步促进了多酚化合物光动力的作用效果,从而达到更好的协同降敏效果。其中,引入的含邻羟基和氨基的芳烃功能基团,其在形成金属多酚网络的同时化学键接磁核的碳纳米管,与多氨基树枝状聚合物协同性提升功能基团的引入密度及负载位点,进一步提升了材料的作用效率,含邻羟基和氨基的芳烃功能基团配合金属离子可有效的提升金属多酚网络体系的稳定性及负载效率,实现稳定提高多酚化合物的负载量和负载密度,进一步促进协同降敏效果;同时不会对蜂毒中主要功能成分的生物活性产生影响。
在本发明的制备方法中,先制备具有羧基化表面的磁性复合物,之后接枝多氨基树枝状聚合物和含邻羟基和氨基的芳烃,再接枝光敏剂,然后引入金属盐和多酚化合物,也即先引入光敏剂再引入化学作用的多酚化合物,能够提升多氨基树枝状聚合物的反应效率以及光敏剂的负载效率和金属多酚网络的引入密度,同时保证了光敏剂在磁性纳米复合材料表面的稳定性,进而提升光敏剂和多酚化合物的负载率和负载密度,协同促进脱敏效果。其相比于先引入多酚化合物后引入光敏剂的方式,能够负载更高密度和更多量的光敏剂和形成更稳定更多的金属多酚网络,协同脱敏效果更好;而先引入多酚化合物后引入光敏剂的方式,引入的金属多酚网络可能在后续的光敏剂接枝中解离,同时也可能会占据一部分化学反应位点,导致光敏剂负载效果较差或多酚化合物流失,影响磁性纳米复合材料的协同脱敏效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实施例1所得磁性纳米复合材料的透射电镜图;
图2a为实施例1所得磁性纳米复合材料的透射电镜暗场像图;
图2b为实施例1所得磁性纳米复合材料的高分辨暗场相能量色散x射线各元素分析图;
图3a为实施例1所得磁性纳米复合材料的X射线光电子能谱元素扫描图;
图3b为实施例1所得磁性纳米复合材料的C 1s高分辨谱图;
图3c为实施例1所得磁性纳米复合材料的N 1s高分辨谱图;
图3d为实施例1所得磁性纳米复合材料的O 1s高分辨谱图;
图4a为PLA2构象及经过磁性纳米复合材料协同降敏后PLA2+Q的构象的圆二色光谱的分析图;
图4b为PLA2及经过磁性纳米复合材料降敏后PLA2+Q的圆二色光谱中各构象的含量图;
图5a为磁性纳米复合材料脱敏前后致敏原与人免疫球蛋白E(IgE)结合亲和力的斑点印迹测试图;其中脱敏前后分别记为PLA2、PLA2+Q;
图5b为磁性纳米复合材料脱敏前后致敏原与人免疫球蛋白E(IgE)结合亲和力的强度对比图;其中脱敏前后分别记为PLA2、PLA2+Q。
具体实施方式
在本发明中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。其中,术语“可选的”、“任选的”均是指可以包括,也可以不包括(或可以有,也可以没有)。
第一方面,本发明提供了一种用于光动力脱除蜂毒致敏原的磁性纳米复合材料,包括磁核,与磁核表面化学键接的链接基团,以及与链接基团化学键接的光敏剂功能基团;其中,所述链接基团包括多氨基树枝状聚合物化学键接后的官能团,所述磁核包括碳纳米管包覆磁性纳米颗粒的磁性复合物。
本发明的用于光动力脱除蜂毒致敏原的磁性纳米复合材料,光敏剂的光动力作用机理是在激光照射下,通过改变致敏蛋白的构象,可能导致构象表位的丢失进而达到脱敏作用。
本发明磁性纳米复合材料由于采用在磁核的碳纳米管表面化学键接特定高度支化的多氨基树枝状聚合物,能够显著提升光敏剂的负载效率、负载密度和负载量且实现化学稳定负载,具有较高的光敏剂功能基团接枝密度、接枝量,可实现蜂毒中主要致敏原PLA2的光作用脱敏,同时不影响蜂毒主要活性成分。
本发明的磁核的表面,也即碳纳米管上具有羧基基团,其与多氨基树枝状聚合物链接基团化学连接,能够提升表面反应位点及其密度,从而提升光敏剂的稳定、高密、大量的化学接枝。
本发明所述碳纳米管包覆磁性纳米颗粒的磁性复合物,使得材料具有较多的反应位点,为后续的进一步功能化修饰或接枝提供反应位点,提升材料的综合性能。磁核优选为由羧基化碳纳米管与磁性前驱体纳米材料复合形成。在本发明的一些优选实施方式中,所述磁性纳米颗粒包括铁氧化物(如四氧化三铁)。
在本发明的一些优选实施方式中,所述碳纳米管为多壁碳纳米管和/或单壁碳纳米管,更优选为多壁碳纳米管。
在本发明的一些优选实施方式中,所述多氨基树枝状聚合物为聚酰胺胺型树枝状聚合物、聚乙烯亚胺和壳聚糖中的至少一种。本发明的该优选方案,更利于光敏剂的高密度、大量负载。
更优选地,聚酰胺胺型树枝状聚合物的代数为G0-G10、优选G4-G8;聚乙烯亚胺的聚合度为20-100,壳聚糖的粘度为100-400mpa.s。
进一步优选地,所述多氨基树枝状聚合物为代数为G4-G8的聚酰胺胺型树枝状聚合物。本发明的该优选方案,能够有效的提升多氨基树枝状聚合物的氨基活性位点,同时又避免聚合度太大产生较大的反应空间位阻,更利于提升光敏剂基团的引入密度及接枝率。
本发明中多氨基树枝状聚合物的具体种类,在满足上述代数或聚合度等条件且具有树枝状结构的基础上,本领域技术人员可以根据实际需求选择,例如所述多氨基树枝状聚合物为PAMAM、聚乙烯亚胺。在一种具体实施方式中,所述多氨基树枝状聚合物的化学结构式为:
在本发明的一些优选实施方式中,所述光敏剂功能基团为光敏剂化学键接后的官能团,所述光敏剂为血卟啉衍生物(HpD)、二氢卟吩e6(Ce6)、焦脱镁叶绿酸-a(Ppa)、焦脱镁叶绿酸a己醚(HPPH)、单-天冬酰胺基二氢卟吩-e6(Npe6)等中的至少一种,更优选为二氢卟吩e6(Ce6)Ce6更利于有效吸收激光能量。
在一种具体实施方式中,所述光敏剂二氢卟吩e6的化学结构式为:
在本发明的一些优选实施方式中,所述磁核、所述链接基团、光敏剂功能基团的质量比为1:(0.3-2):(0.1-1.5)、更优选1:(0.5-2):(0.2-1.5)。该优选方案下,更利于提升脱敏效果。
在本发明的一些优选实施方式中,所述磁核中碳纳米管与磁性纳米颗粒的质量比为(0.5-3):1。该优选方案下,更利于碳纳米管与磁性纳米颗粒的复合,有效提升磁性纳米管表面功能基团的引入密度,为后续多氨基树枝状聚合物的接枝(及金属多酚网络)的引入提供更多反应活性位点。
本发明中,经发明人研究在其特定结构及其配套方法中,原料接枝率高(在90%左右),且由于各基团及其原料均为大分子,故原料与原料化学接枝后得到的基团的量基本相同或相差不大。因此,上述各基团之间的量或比例可以根据相应基团的原料量推算获得,本发明磁性纳米复合材料中各基团的相对量均以原料加入量的90%来计量或换算。
第二方面,本发明提供一种磁性纳米复合材料的制备方法,其用于制备第一方面所述的脱除蜂毒致敏原用的磁性纳米复合材料,所述制备方法包括以下步骤:
S1、将磁性前驱体纳米材料与羧基化碳纳米管复合,得到具有羧基化表面的磁性复合物;
S2、将多氨基树枝状聚合物通过化学反应接枝在所述磁性复合物的表面,得到树枝状氨基化碳纳米管磁性材料;
S3、将光敏剂与所述树枝状氨基化碳纳米管磁性材料进行化学反应接枝。
第二方面S1中通过将碳纳米管的复合可在磁性纳米颗粒表面引入可供后续修饰的反应位点,实现材料的进一步修饰。
在本发明的一些优选实施方式中,S1具体包括:将无水三氯化铁、无水醋酸钠、聚乙二醇和羧基化碳纳米管超声分散于溶剂(例如乙二醇)中,进行加热反应(优选在高压反应釜中进行),反应结束后(优选降温后)进行磁性吸附分离、洗涤(其采用的洗涤剂例如去离子水和/或乙醇),得到具有羧基化表面的磁性复合物。该优选方案,更利于形成稳定的磁性复合物,从而利于后续光敏剂的稳定高效负载。
更优选地,所述无水三氯化铁、无水醋酸钠、聚乙二醇和羧基化碳纳米管的质量比为(1-5):(5-12):1:(0.5-3)。
更优选地,所述加热反应的条件包括:反应温度为180-220℃,反应时间为6-12 h。
更优选地,每克三氯化铁对应溶剂的用量为20-50 mL。
第二方面S2中将多氨基树枝状聚合物接枝到碳纳米管表面,从而增加氨基反应位点及其树枝状结构,利于提升后续光敏剂的接枝效率和接枝密度。
在本发明的一些优选实施方式中,S2具体包括:
S201、将S1所得磁性复合物置于磷酸盐缓冲溶液(优选pH为4.0-7.0)中,依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺超声分散混合,随后进行第一搅拌反应,经分离获得活化材料;
S202、将活化材料超声分散于磷酸盐缓冲溶液(优选pH为8.0-9.0)中,加入多氨基树枝状聚合物,进行第二接枝反应,随后分离。
S201中的活化是为了活化碳纳米管表面的羧基基团使其更易于与多氨基树枝状聚合物表面的氨基发生酰胺化反应。
更优选地,S201中所述磁性复合物、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺的质量比为1:(0.5-3):(0.5-4),每克磁性复合物对应磷酸盐缓冲溶液的用量为40-100 mL。
更优选地,S201中所述第一搅拌反应的条件包括:水浴温度为30-45℃,反应时间为10-60 min。
更优选地,S202中所述活化材料、多氨基树枝状聚合物的质量比为1:(0.3-2)、更优选1:(0.5-1.5),每克活化材料对应磷酸盐缓冲溶液的用量为40-100 mL。
更优选地,S202中所述第二接枝反应的条件包括:水浴温度为35-45℃,反应时间为12-24h。
第二方面S3中,本领域技术人员可以根据所需的化学反应接枝的类型,对光敏剂进行相应的接枝基团活性处理,优选地,S3还包括对光敏剂进行羧基活化处理之后进行所述化学反应接枝,例如可以通过1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)、N-羟基丁二酰亚胺(NHS)来羧基活化。本发明通过对光敏剂进行羧基化活化,更利于提高光敏剂中羧基的反应活性,从而有利于后续进一步的酰胺化反应。
在本发明的一些优选实施方式中,S3具体包括:
S301、将光敏剂溶解于有机溶剂(例如DMF)中,随后溶于磷酸盐缓冲溶液(优选pH为4.0-7.0)中混合,随后依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)、N-羟基丁二酰亚胺(NHS)在避光条件下分散混合(优选超声分散后,恒温油浴条件下搅拌混合),得到光敏剂活化溶液;
S302、将S2所得树枝状氨基化碳纳米管磁性材料分散(优选超声分散)在磷酸盐缓冲溶液(优选pH为4.0-7.0)中,之后与所述光敏剂活化溶液混合(例如充分搅拌使其成为均一混合溶液),在避光条件下进行搅拌反应(优选置于恒温油浴中充分反应),反应结束后进行分离(优选磁吸分离,更优选分离之后还进行真空干燥)。该优选方案下,对光敏剂进行羧基化活化,更利于提高光敏剂中羧基的反应活性,从而有利于后续进一步的酰胺化反应;之后通过酰胺化反应将光敏剂接枝到多氨基树枝状聚合物上,有效的提升了磁性纳米复合材料表面光敏剂功能基团的接入密度及光能转化效率。
更优选地,S301中所述光敏剂与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺的质量比为1:(1-4):(1-4)。
更优选地,S301中,每克光敏剂对应50-80mL有机溶剂及100-150mL的磷酸盐缓冲溶液。
更优选地,S301中所述分散混合的条件包括:在超声条件下分散时间为30-90min,恒温油浴保持温度为35-45℃。
更优选地,S302中所述树枝状氨基化碳纳米管磁性材料与所述光敏剂活化溶液中光敏剂的用量比为1:(0.1-2)、更优选1:(0.2-1.5);每克树枝状氨基化碳纳米管磁性材料对应60-100mL的磷酸盐缓冲溶液。更优选地,所述搅拌反应的条件包括:恒温油浴保持温度为35-45℃,搅拌反应时间为10-24h。
第三方面,本发明提供一种用于光动力和化学动力协同脱除蜂毒致敏原的磁性纳米复合材料,包括磁核,与磁核表面化学键接的链接基团,与磁核表面化学键接的含邻羟基和氨基的芳烃功能基团,与链接基团化学键接的光敏剂功能基团,金属离子,以及多酚化合物功能基团;其中,所述链接基团包括多氨基树枝状聚合物化学键接后的官能团,所述含邻羟基和氨基的芳烃功能基团与金属离子、多酚化合物功能基团进行配位连接,所述磁核为碳纳米管包覆磁性纳米颗粒的磁性复合物。
本发明所述多酚化合物的化学动力作用机理是在化学作用下会使多酚化合物与致敏蛋白间形成共价或非共价结合的化学相互作用,进而通过改变蛋白质结构、功能特性或降低致敏蛋白的生物利用度来减轻或脱除致敏原性。
本发明通过引入多氨基树枝状聚合物可进一步拓展材料的功能位点,同时有效的提升光敏剂及多酚化合物的负载密度,尤其是通过含邻羟基和氨基的芳烃功能基团和金属离子与多酚化合物构建稳定的金属多酚网络体系,实现具有化学动力作用的多酚化合物在磁性纳米复合材料上的高效负载,实现磁性纳米复合材料的高光能转化效率和化学效能。本发明的兼具光动力和化学动力磁性纳米复合材料具有较高的光能吸收位点及多酚负载能力,可有效的与蜂毒主要致敏蛋白PLA2作用,提高致敏蛋白的脱敏效率,为蜂毒等产品中主要致敏原的有效脱除提供新的技术和材料。
本发明所述多氨基树枝状聚合物、所述光敏剂功能基团分别与前述第一方面的可选范围对应相同。
本发明所述光敏剂优选为Ce6,更利于有效吸收激光能量,进一步促进负载的多酚化合物的有效解吸,促进目标化合物多酚化合物的定点释放和高效转移。
在本发明的一些优选实施方式中,所述多酚化合物功能基团为多酚化合物化学键接后的官能团,所述多酚化合物包括槲皮素、没食子儿茶素、咖啡酸、绿原酸、原花青素、阿魏酸、迷迭香酸、赤黄素、根皮素、柚皮素、杨梅素、山奈酚等中的至少一种。更优选为槲皮素,其与致敏蛋白PLA2具有更高的结合能,使其更易于与致敏蛋白形成共价或非共价的复合物,进一步提高致敏蛋白的脱敏效率。
在本发明的一些优选实施方式中,所述含邻羟基和氨基的芳烃功能基团包括多巴胺功能基团和/或去甲肾上腺素功能基团。
在本发明的一些优选实施方式中,所述金属离子包括铁离子、亚铁离子、铜离子、锰离子和钆离子中的至少一种。
在本发明的一些优选实施方式中,所述磁性纳米复合材料中光敏剂功能基团和多酚化合物功能基团的质量比为1:(1-3)。本发明的优选方案下,由于多氨基树枝状聚合物所在的链接基团上的活性位点有限,光敏剂功能基团和形成金属多酚网络的多酚化合物功能基团所占比例适宜,能使得磁性纳米复合材料获得更高的光能吸收及转化效率,进一步利于在脱除致敏原时致敏蛋白构象关系转变;同时适宜量的多酚化合物功能基团形成更多的金属多酚网络,更利于获得较好的协同脱敏效果。
在本发明的一些优选实施方式中,所述磁核、链接基团、含邻羟基和氨基的芳烃功能基团、光敏剂功能基团的质量比为1:(0.5-2):(0.5-2):(0.2-1.5),含邻羟基和氨基的芳烃功能基团与金属离子、多酚化合物功能基团的质量比为1:(0.5-3):(0.5-3)。该优选方案下,更利于提升协同脱敏效果。
在本发明用于光动力和化学动力协同脱除蜂毒致敏原的磁性纳米复合材料的一些优选实施方式中,所述磁核中碳纳米管与磁性纳米颗粒的质量比为(0.5-5):1,其更利于充分负载光敏剂和多酚化合物。
第四方面,本发明提供一种磁性纳米复合材料的制备方法,其用于制备第三方面所述的用于光动力和化学动力协同脱除蜂毒致敏原的磁性纳米复合材料,所述制备方法包括以下步骤:
S1、将磁性前驱体纳米材料与羧基化碳纳米管复合,得到具有羧基化表面的磁性复合物;
S2、将多氨基树枝状聚合物和含邻羟基和氨基的芳烃通过化学反应接枝在所述磁性复合物的表面,得到树枝状氨基化碳纳米管磁性材料;
S3、将光敏剂与所述树枝状氨基化碳纳米管磁性材料进行化学反应接枝,得到光敏剂功能化的复合材料;
S4、将S3所得光敏剂功能化的复合材料与金属盐、多酚化合物有机溶液混合,在避光条件下进行加热反应,之后分离(优选磁吸分离)、洗涤、干燥(优选真空干燥)。
第四方面中S1具体步骤同第二方面的S1。
第四方面中S2具体步骤基本同第二方面的S2,不同之处在于,在S202中引入多氨基树枝状聚合物的步骤中还引入含邻羟基和氨基的芳烃进行相应接枝反应。同步加入含邻羟基和氨基的芳烃进一步在材料表面引入含邻羟基和氨基的芳烃功能基团,利用其酚羟基为后续金属多酚网络的建立提供作用靶点。
第四方面中更优选地,S3中所述树枝状氨基化碳纳米管磁性材料与所述光敏剂活化溶液中光敏剂的用量比为1:(0.07-2.5)、更优选1:(0.1-2),其更利于提升协同脱敏性能。
第四方面中更优选地,所述活化材料、多氨基树枝状聚合物、含邻羟基和氨基的芳烃的质量比为1:(0.3-2):(0.3-2)、更优选1:(0.5-2):(0.5-2),每克活化材料对应磷酸盐缓冲溶液的用量为40-100 mL。
第四方面中S3具体步骤同第二方面的S3。
在本发明的一些优选实施方式中,S4中所述混合的过程包括:将S3所得光敏剂功能化的复合材料分散(优选超声分散)于超纯水中,之后与金属盐混合,随后与多酚化合物有机溶液(例如多酚化合物溶于甲醇得到的溶液)混合。
第四方面中更优选地,所述光敏剂功能化的复合材料与金属盐、多酚化合物的质量比为1:(0.5-3):(0.5-3)、优选1:(1-3),每克光敏剂功能化的复合材料对应100-150 mL超纯水,所述多酚化合物有机溶液中每克多酚化合物对应30-100 mL有机溶剂(优选甲醇)。
第四方面中更优选地,S4中的加热反应的条件包括:恒温油浴保持温度为35-45℃,搅拌反应时间为48-72h。
第四方面中更优选地,S4中所述金属盐可以为金属的硫酸盐、氯化盐或硝酸盐,例如氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸铁。
本发明的任一磁性纳米复合材料的紫外可见光谱特征吸收波长为660nm,磁性纳米复合材料特征吸收波长与光敏剂Ce6特征吸收波长一致,其表明纳米复合材料表面成功功能化光敏剂吸收基团。
本发明上述的磁性纳米复合材料可应用在蜂毒致敏原脱敏中。对此,第五方面,本发明提供一种高效脱除蜂毒致敏原的方法,包括:将第一方面或第三方面所述的磁性纳米复合材料和待脱敏蜂毒混合,在激光光源照射下进行反应,之后进行磁吸分离。
第五方面中,优选地,先将待脱敏蜂毒制成浓度为5-20 mg/mL的溶液,再引入磁性纳米复合材料进行混合、激光照射、室温下反应。更优选地,所述激光照射的时间为2-20min,所述反应的时间为0.5-6 h。
上述激光光源例如可以为808 nm波长的激光。
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细阐述。
实施例1
制备兼具光动力/化学动力的多壁碳纳米管磁性纳米复合材料
称取3g FeCl3、15g无水醋酸钠、2g聚乙二醇及3g羧基化多壁碳纳米管溶于120mL乙二醇溶液,超声10min使混合物充分分散,随后置于磁力搅拌器上搅拌均匀。将上述混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中,程序升温至200℃进行反应,充分反应10h后自然降至室温,并通过外部磁场将反应后所得固体收集,随后用去离子水、乙醇多次洗涤获得具有羧基化表面的磁性复合物。
称取1g上述所得的具有羧基化表面的磁性复合物于50mL pH为6的磷酸盐缓冲溶液中,依次加入1g EDC及1g NHS,超声分散获得均一稳定的混合溶液,随后置于40℃恒温油浴中搅拌反应30 min,通过外部磁铁分离出活化材料。将分离所得上述活化材料,重新分散于50 mL pH为8的磷酸盐缓冲溶液中,并依次加入0.5g多氨基树枝状聚合物(PAMAM,G4代)及0.5g多巴胺,随后置于37℃恒温油浴中搅拌反应18h,反应结束后通过外部磁铁进行吸附分离。并用去离子水、乙醇洗涤,40℃烘箱中干燥获得表面树枝状多氨基聚合物及多巴胺功能化的树枝状氨基化碳纳米管磁性材料。
称取200mg光敏剂Ce6超声分散于10 mL DMF中使其充分溶解,随后转移至30mL pH为6的磷酸盐缓冲溶液中混合,依次加入500mg EDC及500mg NHS获得均一稳定的混合溶液。将该溶液在避光条件下置于37℃恒温油浴中超声活化40min,得到光敏剂活化溶液,备用。称取0.5g制备的树枝状氨基化碳纳米管磁性材料超声分散于30mL pH为8的磷酸盐缓冲液,之后加入到上述光敏剂活化溶液中,避光条件下于37℃恒温油浴中搅拌反应12小时。反应结束后通过外部磁场收集获得的纳米复合材料,并利用去离子水、乙醇等多次清洗于40℃烘箱中干燥得光敏剂功能化的复合材料。
称取300mg上述光敏剂功能化的复合材料于30 mL超纯水中,随后加入300mg硫酸亚铁固体,超声分散获得均一稳定的混合溶液。称取300mg槲皮素固体溶解于10 mL甲醇溶液中,超声分散获得均一多酚溶液。随后将该多酚溶液加入到上述含有光敏剂功能化的复合材料溶液中,避光条件下于40℃恒温油浴中搅拌反应72小时。反应结束后收集获得的固体磁性复合材料,利用去离子水,甲醇充分洗涤去掉未反应的化合物干燥得具有光动力/化学动力的磁性纳米复合材料。
实施例2
制备兼具光动力/化学动力的多壁碳纳米管磁性纳米复合材料
称取2g FeCl3、12g无水醋酸钠、1g聚乙二醇及2g羧基化多壁碳纳米管溶于100mL乙二醇溶液,超声15min使混合物充分分散,随后置于磁力搅拌器上搅拌均匀。将上述混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中,程序升温至220℃进行反应,充分反应12h后自然降至室温,并通过外部磁场将反应后所得固体收集,随后用去离子水、乙醇多次洗涤获得具有羧基化表面的磁性复合物。
称取2g上述所得的具有羧基化表面的磁性复合物于80mL pH为6.5的磷酸盐缓冲溶液中,依次加入1.5g EDC及2g NHS,超声分散获得均一稳定的混合溶液,随后置于38℃恒温油浴中搅拌反应40 min,通过外部磁铁分离出活化材料。将分离所得上述活化材料,重新分散于80 mL pH为8的磷酸盐缓冲溶液中,并依次加入1g多氨基树枝状聚合物(聚乙烯亚胺,聚合度为50)及1g多巴胺,随后置于40℃恒温油浴中搅拌反应18h,反应结束后通过外部磁铁进行吸附分离。并用去离子水、乙醇洗涤,40℃烘箱中干燥获得表面树枝状多氨基聚合物及多巴胺功能化的树枝状氨基化碳纳米管磁性材料。
称取200mg光敏剂焦脱镁叶绿酸-a超声分散于10 mL DMF中使其充分溶解,随后转移至20mL pH为6.5的磷酸盐缓冲溶液中混合,依次加入800mg EDC及800mg NHS获得均一稳定的混合溶液。将该溶液在避光条件下置于37℃恒温油浴中超声活化30min,得到光敏剂活化溶液,备用。称取1g制备的树枝状氨基化碳纳米管磁性材料超声分散于80mL pH为8的磷酸盐缓冲液,再加入到上述光敏剂活化溶液中,避光条件下于40℃恒温油浴中搅拌反应15小时。反应结束后通过外部磁场收集获得的纳米复合材料,并利用去离子水、乙醇等多次清洗于40℃烘箱中干燥得光敏剂功能化的复合材料。
称取500mg上述光敏剂功能化的复合材料于50 mL超纯水中,随后加入1g氯化铁固体,超声分散获得均一稳定的混合溶液。称取500mg绿原酸固体溶解于20 mL甲醇溶液中,超声分散获得均一多酚溶液。随后将该多酚溶液加入到上述含有光敏剂功能化的复合材料溶液中,避光条件下于38℃恒温油浴中搅拌反应48小时。反应结束后收集获得的固体磁性复合材料,利用去离子水,甲醇充分洗涤去掉未反应的化合物干燥得具有光动力/化学动力的磁性纳米复合材料。
实施例3
参照实施例1进行,不同之处在于,改变硫酸亚铁的用量使得光敏剂功能化的复合材料与硫酸亚铁的质量比为1:0.5。
实施例4
参照实施例1进行,不同之处在于,多氨基树枝状聚合物的加入量为0.3g,而非实施例1的0.5g。
实施例5
参照实施例1进行,不同之处在于,多巴胺加入量为0.3g,而非实施例1的0.5g。
实施例6
参照实施例1进行,不同之处在于,不引入多巴胺。
实施例7
参照实施例1进行,不同之处在于,不引入金属盐硫酸亚铁。
实施例8
制备光动力的多壁碳纳米管磁性纳米复合材料
参照实施例1进行,不同之处在于,不引入多巴胺、金属盐硫酸亚铁和槲皮素,而是在引入PAMAM后接枝光敏剂(其同实施例1)。
实施例9
参照实施例8进行,不同之处在于,光敏剂的加入量为150mg,而非实施例1的200mg。
实施例10
参照实施例8进行,不同之处在于,PAMAM的加入量为0.3g,而非实施例1的0.5g。
实施例11
参照实施例8进行,不同之处在于,多氨基树枝状聚合物的代数不同,具体为选用G2代的PAMAM。
实施例12
参照实施例1进行,不同之处在于,采用聚乙烯亚胺(聚合度为50)代替实施例1的PAMAM。
对比例1
参照实施例1进行,不同之处在于,采用非树枝状的多氨基聚合物:聚赖氨酸,聚合度为10,代替实施例1的PAMAM。
对比例2
参照实施例8进行,不同之处在于,采用非树枝状的多氨基聚合物:聚二氨基丙酸,聚合度为10,代替实施例1的PAMAM。
测试例
以实施例1为例,将其制得的磁性纳米复合材料及其制备过程中的中间产物进行表征测试:
(1)对实施例1制备的多壁碳纳米管包覆磁性纳米颗粒的磁性纳米复合材料进行透射电镜扫描,检测结果如图1所示。通过本发明方法制备的磁性纳米颗粒粒径尺寸约为250nm较为均一的球形结构,同时磁性纳米颗粒表面较均匀的包覆有多壁碳纳米管,表明两者能形成稳定的复合结构,通过后续的化学修饰及功能化能有效的在磁性复合物表面进行进一步修饰同时也有利于功能材料的分离富集。
(2)对实施例1制备得到的磁性纳米复合材料进行透射电镜暗场像图、高分辨暗场相能量色散x射线分析,实验结果如图2a、图2b所示。图2b中元素分布所示,纳米复合材料中包含的主要元素如Fe、O、N、C等元素均可以检测到。其中Fe和O元素主要分布于中间的磁核处,表明制备获得了四氧化三铁的磁核。C和N元素主要分布于磁核外壁的多壁碳纳米管处,主要是由于功能化接枝引入的多氨基树枝状聚合物及光敏剂功能基团,也进一步表明纳米复合材料成功进行了功能化修饰。表明,通过本实施例可制备出具有光动力/化学动力协同的磁性纳米复合材料。
(3)对实施例1制备得到的光动力/化学动力协同的磁性纳米复合材料进行X射线光电子能谱(XPS)表征以证明材料化学组成及相关元素化学状态,结果如图3a-3d所示。
图3a所示的元素全扫谱图中元素吸收峰分别对应纳米复合材料中的四种主要元素分别为Fe 2p,O 1s,N 1s和 C 1s。其中,在图3b所示的C 1s高分辨谱图中结合能为284.8eV,285.8 eV,287.2 eV 及 288.6 eV分别对应纳米材料的C−C/C−H/C=C,C−N/C−O,C=O 及N−C=O键,表明多氨基树枝状聚合物及光敏剂均通过酰胺化反应成功接枝于多壁碳纳米管表面。同时在图3c所示的N 1s高分辨谱图中对应的N=C/N-C/N-H及N-C=O和图3d中O 1s高分辨谱图中对应的C−O,C-OH/Fe-O/C=O 及 N−C=O键均进一步表明了功能基团的高效修饰及功能化效果。综合纳米复合材料中特征元素的高分辨谱图分析表明实施例1中制备获得了具有光动力/化学动力协同的磁性纳米复合材料。
应用例
将上述实施例和对比例制备所得的磁性纳米复合材料用于蜂毒中主要过敏原PLA2的高效脱敏应用研究。
称取0.25 g维生素C及1 mL双氧水加水定溶于50 mL配制获得反应储备液。随后移取5 mL该储备液,并向其中加入1 mL 1 mg/mL的 PLA2过敏原溶液充分混合均匀,并向其中加入上述实施例1获得的光动力/化学动力磁性纳米复合材料使得其在最终所得混合溶液中的浓度为30 mg/mL,且引入主要活性成分(蜂毒肽),蜂毒肽引入量使得浓度为50µg/mL,得到混合溶液。利用808 nm激光光源对上述混合溶液照射5 min,并置于室温下反应24 h,随后通过外部磁场分离取出磁性纳米复合材料,将获得的反应后的过敏原溶液分析检测确定其致敏性脱除效果。
为了深入研究致敏原PLA2构象变化与其致敏性降低之间的关系,以实施例1为例,通过圆二色光谱对PLA2构象及经过磁性纳米复合材料协同降敏后的构象(α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲)进行了分析,结果如图4a、图4b所示,可以看出,磁性纳米复合材料能有效的降低PLA2致敏原的α-螺旋进而增加β-折叠、β-转角和无规卷曲的相对含量,而α-螺旋的减少及β-折叠的增加显著降低了PLA2的致敏性。因此,在磁性纳米复合材料的协同作用下可有效诱导PLA2的α-螺旋还原进而进一步削弱其致敏性。
对磁性纳米复合材料协同脱敏前后致敏原PLA2与人免疫球蛋白E(IgE)结合亲和力通过斑点印迹(Dot-Blot)进行评估。所有实施例和对比例的IgE结合强度如表1所示,IgE结合亲和力强度(IgE结合强度)根据Image J软件灰度分析测得。实施例1的斑点印迹结果如图5a、图5b所示,其中图5b为图5a的三次测试的强度均值。
并根据2017年临床和实验室标准协会(CLSI 2017)测试反应后的过敏原溶液的最小抑菌浓度(MIC),测试结果如表1所示。表1中,IgE结合强度越小表明脱敏效果越好,MIC值越小表明抑菌效果越好,对蜂毒活性成分的影响越小。
表1
测试指标 | IgE结合强度(a.u.) | MIC(µg/mL) |
实施例1 | 11000 | 50 |
实施例2 | 14000 | 50 |
实施例3 | 25000 | 50 |
实施例4 | 20000 | 55 |
实施例5 | 19000 | 55 |
实施例6 | 28000 | 50 |
实施例7 | 26000 | 55 |
实施例8 | 25000 | 55 |
实施例9 | 28000 | 55 |
实施例10 | 30000 | 58 |
实施例11 | 31000 | 55 |
实施例12 | 20000 | 55 |
对比例1 | 32000 | 50 |
对比例2 | 34000 | 55 |
以上结果中可以看出,相比于对比例,本发明制备的光动力/化学动力协同作用的磁性纳米复合材料,能有效的降低蜂毒中主要致敏原PLA2的致敏性,进而提升蜂毒等易致敏产品的使用安全性;同时本发明的磁性纳米复合材料对致敏蛋白具有较好的特异性及安全性,基本不会影响蜂毒活性成分。而非树枝状的聚合物的对比例1-2,由于其多氨基聚合物为非柔性结构,会影响活性位点的密度以及光敏剂的接枝效率、接枝密度和接枝率,从而影响降敏效果。
进一步的,相比于其他实施例,本发明实施例1中磁性纳米复合材料协同脱敏后的PLA2致敏原呈现出最小的IgE结合亲和力,其IgE结合亲和力的降低归因于其特定结构的磁性纳米复合材料充分发挥了协同作用而促进PLA2致敏原的过敏原性降解,同时实验结果也进一步表明本发明制备获得的磁性纳米复合材料具有较好的脱敏效果。
进一步的,根据本发明实施例1和实施例3-5可知,采用本发明优选含量的各功能基团的方案,更利于发挥协同作用来提升降敏效果,且抑菌效果更好。根据本发明实施例1和实施例6-7可知,采用本发明优选引入多巴胺或金属盐的方案,能够获得金属多酚网络,更利于槲皮素的负载,从而更利于提升降敏效果,且抑菌效果更好。
进一步的,根据本发明实施例8和实施例9-11可知,采用本发明优选含量的各功能基团的方案,更利于提升光敏剂的负载率来提升降敏效果,且抑菌效果更好。
进一步的,根据本发明实施例1和实施例12可知,采用本发明优选多氨基树枝状聚合物的方案,更利于提升协同降敏效果,且抑菌效果好。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种脱除蜂毒致敏原用的磁性纳米复合材料,其特征在于,包括磁核,与磁核表面化学键接的链接基团,以及与链接基团化学键接的光敏剂功能基团,与磁核表面化学键接的含邻羟基和氨基的芳烃功能基团,金属离子,以及多酚化合物功能基团;其中,所述链接基团包括多氨基树枝状聚合物化学键接后的官能团,所述磁核包括碳纳米管包覆磁性纳米颗粒的磁性复合物;所述含邻羟基和氨基的芳烃功能基团与金属离子、多酚化合物功能基团进行配位连接;
其中,所述多酚化合物功能基团为多酚化合物化学键接后的官能团,所述多酚化合物包括槲皮素、没食子儿茶素、咖啡酸、绿原酸、原花青素、阿魏酸、迷迭香酸、赤黄素、根皮素、柚皮素、杨梅素、山奈酚中的至少一种;
所述含邻羟基和氨基的芳烃功能基团包括多巴胺功能基团和/或去甲肾上腺素功能基团;
所述金属离子包括铁离子、亚铁离子、铜离子、锰离子和钆离子中的至少一种;
所述多氨基树枝状聚合物为聚酰胺胺型树枝状聚合物、聚乙烯亚胺和壳聚糖中的至少一种;
所述光敏剂功能基团为光敏剂化学键接后的官能团,所述光敏剂为血卟啉衍生物、二氢卟吩e6、焦脱镁叶绿酸-a、焦脱镁叶绿酸a己醚、单-天冬酰胺基二氢卟吩-e6中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的磁性纳米复合材料,其特征在于,所述碳纳米管为多壁碳纳米管和/或单壁碳纳米管。
3.根据权利要求1所述的磁性纳米复合材料,其特征在于,所述磁核、所述链接基团、光敏剂功能基团的质量比为1:(0.3-2):(0.1-1.5),所述磁核中碳纳米管与磁性纳米颗粒的质量比为(0.5-3):1。
4.根据权利要求1所述的磁性纳米复合材料,其特征在于,所述磁性纳米复合材料中光敏剂功能基团和多酚化合物功能基团的质量比为1:(1-3);
和/或,所述磁核、链接基团、含邻羟基和氨基的芳烃功能基团、光敏剂功能基团的质量比为1:(0.5-2):(0.5-2):(0.2-1.5),含邻羟基和氨基的芳烃功能基团与金属离子、多酚化合物功能基团的质量比为1:(0.5-3):(0.5-3);所述磁核中碳纳米管与磁性纳米颗粒的质量比为(0.5-5):1。
5.一种磁性纳米复合材料的制备方法,其特征在于,其用于制备如权利要求1-4中任一项所述的脱除蜂毒致敏原用的磁性纳米复合材料,所述制备方法包括以下步骤:
S1、将磁性前驱体纳米材料与羧基化碳纳米管复合,得到具有羧基化表面的磁性复合物;
S2、将多氨基树枝状聚合物通过化学反应接枝在所述磁性复合物的表面,得到树枝状氨基化碳纳米管磁性材料;在引入所述多氨基树枝状聚合物的同时还引入含邻羟基和氨基的芳烃进行化学反应接枝;
S3、将光敏剂与所述树枝状氨基化碳纳米管磁性材料进行化学反应接枝;
S4、将S3所得光敏剂功能化的复合材料与金属盐、多酚化合物有机溶液混合,在避光条件下进行加热反应,之后分离、洗涤、干燥。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,
S1具体包括:将无水三氯化铁、无水醋酸钠、聚乙二醇和羧基化碳纳米管超声分散于溶剂中,进行加热反应,反应结束后进行磁性吸附分离、洗涤,得到具有羧基化表面的磁性复合物;其中,所述无水三氯化铁、无水醋酸钠、聚乙二醇和羧基化碳纳米管的质量比为(1-5):(5-12):1:(0.5-3),所述加热反应的条件包括:反应温度为180-220℃,反应时间为6-12h;每克三氯化铁对应溶剂的用量为20-50 mL;
S2具体包括:
S201、将S1所得磁性复合物置于pH为4.0-7.0的磷酸盐缓冲溶液中,依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺超声分散混合,随后进行第一搅拌反应,经分离获得活化材料;其中,所述磁性复合物、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺的质量比为1:(0.5-3):(0.5-4),每克磁性复合物对应磷酸盐缓冲溶液的用量为40-100 mL;所述第一搅拌反应的条件包括:水浴温度为30-45℃,反应时间为10-60min;
S202、将活化材料超声分散于pH为8.0-9.0的磷酸盐缓冲溶液中,加入多氨基树枝状聚合物,进行第二接枝反应,随后分离;其中,所述活化材料、多氨基树枝状聚合物的质量比为1:(0.3-2),每克活化材料对应磷酸盐缓冲溶液的用量为40-100 mL,所述第二接枝反应的条件包括:水浴温度为35-45℃,反应时间为12-24h;
和/或,S3具体包括:
S301、将光敏剂溶解于有机溶剂中,随后溶于pH为4.0-7.0的磷酸盐缓冲溶液中混合,随后依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺在避光条件下分散混合,得到光敏剂活化溶液;其中,所述光敏剂与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺的质量比为1:(1-4):(1-4),每克光敏剂对应50-80mL有机溶剂及100-150mL的磷酸盐缓冲溶液,所述分散混合的条件包括:在超声条件下分散时间为30-90min,恒温油浴保持温度为35-45℃;
S302、将S2所得树枝状氨基化碳纳米管磁性材料分散在pH为4.0-8.0的磷酸盐缓冲溶液中,之后与所述光敏剂活化溶液混合,在避光条件下进行搅拌反应,反应结束后进行分离;其中,所述树枝状氨基化碳纳米管磁性材料与所述光敏剂活化溶液中光敏剂的用量比为1:(0.1-2);每克树枝状氨基化碳纳米管磁性材料对应60-100mL的磷酸盐缓冲溶液,所述搅拌反应的条件包括:恒温油浴保持温度为35-45℃,搅拌反应时间为10-24h。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,S3中所述树枝状氨基化碳纳米管磁性材料与所述光敏剂活化溶液中光敏剂的用量比为1:(0.1-2.5)。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,
S2中磁性复合物经活化后的活化材料、多氨基树枝状聚合物、含邻羟基和氨基的芳烃的质量比为1:(0.3-2):(0.3-2);
和/或,S4中所述混合的过程包括:将S3所得光敏剂功能化的复合材料超声分散于超纯水中,之后与金属盐混合,随后与多酚化合物有机溶液混合;其中,所述光敏剂功能化的复合材料与金属盐、多酚化合物的质量比为1:(0.5-3):(0.5-3),每克光敏剂功能化的复合材料对应100-150 mL超纯水,所述多酚化合物有机溶液中每克多酚化合物对应30-100 mL有机溶剂,S4中的加热反应的条件包括:恒温油浴保持温度为35-45℃,搅拌反应时间为48-72h。
9.一种高效脱除蜂毒致敏原的方法,其特征在于,包括:将如权利要求1-4中任一项所述的磁性纳米复合材料和待脱敏蜂毒混合,在激光光源照射下进行反应,之后进行磁吸分离。
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