一種有機矽-膠原多肽抗菌材料的製備方法

2023-10-04 14:46:19 2

一種有機矽-膠原多肽抗菌材料的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種有機矽-膠原多肽抗菌材料的製備方法，包括(1)環氧聚矽氧烷季銨鹽的合成，(2)膠原多肽的水解和(3)有機矽-膠原多肽抗菌材料的合成三個步驟。本發明利用環氧聚矽氧烷季銨鹽中環氧的高反應活性與膠原多肽水解液反應，即通過環氧的開環反應將水解後的膠原多肽小分子引到矽氧烷鏈上，製備出有機矽-膠原多肽材料，製備過程簡單；合成的有機矽-膠原多肽材料對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均具有良好的抑菌抗菌性，尤其是對金黃色葡萄球菌具有良好的抗菌性能。
【專利說明】一種有機矽-膠原多肽抗菌材料的製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於天然高分子領域，涉及膠原多肽材料的製備方法，尤其涉及一種有機 矽-膠原多肽抗菌材料製備方法。

【背景技術】
[0002] 膠原多肽（collagen)是哺乳動物體內含量最多的蛋白質生物大分子，在體內起 支持、保護、連接等多種作用。膠原多肽具有優良的可生物降解性、低抗原性、超生物相容性 等特點，而且親水性強、抗張強度高、無毒、安全性好，因此已被認為是較好的天然生物材 料之一，在醫藥、化工、食品、化妝品、生物工程等眾多領域被廣泛應用。然而天然的膠原多 肽分子也存在著一些缺陷，如分子量大不易被吸收，機械性能差，易變質等，需要通過化學 改進的方法來克服其缺點。膠原多肽水解後的低分子產物具有與其相同的化學組成，故仍 保持著其所固有的絕大部分優良的物化性能（如膠體保護性、表面活性、保水性、粘結性、 乳化和起泡性等），並且還由於分子量的降低和溶解度的增大，使其更易被人體、皮膚等所 吸收。因而，首先對膠原多肽進行水解，能更有效地利用和擴大其分子中的活性基團；其次， 通過化學方法對其水解物進行化學接枝改性後，能更有效地用於製作美容化妝品、生物醫 學材料、保健品、食品塗層包裝材料、皮革復鞣填充劑、塗飾劑等。
[0003] 目前很多研究者對膠原多肽都進行不同方式的改性探索，以克服膠原多肽本身的 缺陷，提高其應用性。選擇戊二醛做改性試劑對膠原蛋白進行改性，由於戊二醛的醛基與膠 原蛋白的氨基發生特異性交聯後，可增加膠原蛋白的醛基、封閉氨基，並且改變蛋白質的分 子質量，從而使蛋白質的某些功能特性發生改變，並且其毒性小，與蛋白質反應時具有活性 高、反應快、結合量高、交聯性能好、產品穩定等優點。這樣可以通過對其進行改性，形成一 種新的物質來擴大其應用範圍（曹健.廢鉻革屑中提取膠原蛋白的戊二醛改性研究[J]中 國皮革2005, 34(5) :21-26)。此外，中國專利文獻CN103319729A公開了一種功能明膠改性 的方法；使用3, 4-二羥基苯甲醯氯改性劑改性後的明膠，其等電點下降至pH 1. 7-2. 1，在 人工胃液中成沉澱狀，不崩解，聚丙烯醯胺凝膠電泳定量分析得出水解副反應程度可控。明 膠水解程度可控，水解後的小分子多肽易被人體吸收，並具有保健功能。
[0004] 中國專利文獻CN1640913A公開了一種交聯殼聚糖-季銨化水解膠原蛋白的製備 方法，涉及抗菌生物材料的製備；以蠶蛹殼聚糖和水解膠原蛋白為原料，加入交聯劑進行交 聯反應，製備出呈溶液或凝膠狀的產品，後進行添加各種功能性因子，進而使其製備的生物 敷料具有抗菌性及透氣好等特性，可廣泛用於傷口修復，殺菌等方面。將甲基丙烯醯氧乙 基-十四烷基-二甲基溴化銨通過其雙鍵接枝到膠原多肽表面，給天然高分子表面接枝上 抗菌基團，合成了高分子抗菌材料，為擴大膠原的應用範圍開闢了新的途徑。但是高分子 化後的季銨鹽型抗菌材料的滅菌機理目前尚不十分清楚（雷萬學.季銨鹽型膠原衍生物的 合成、表徵及生物學活性[J]河南工業大學學報，2008, 29 (2) :55-58)
[0005] 中國專利文獻CNlO 1831723A公開了 一種三價鈰改性的明膠抑菌纖維的製備方 法。採用三價鈰溶液與明膠溶液共混，經過溶液紡絲，製備出的明膠纖維具有抗菌，抗凝血 抗水性等特點，使其在醫學，紡織等領域具有廣泛的應用前景。
[0006] 雖然很多文獻都對明膠做改性探究，以期達到優化性質，擴大應用範圍的目的，但 是改性明膠還是存在很多問題，如抗菌性能差，易黴變，產品儲存不穩定，抗老化等方面不 足。


【發明內容】

[0007] 針對現有技術的不足，本發明提供一種有機矽-膠原多肽抗菌材料的製備方法。
[0008] 本發明的技術方案如下：
[0009] -種有機矽-膠原多肽抗菌材料的製備方法，步驟如下：
[0010] (1)環氧聚矽氧烷季銨鹽的合成
[0011] 將叔氨基矽油溶於無水乙醇中，在40?60°C下，緩慢滴加環氧氯丙烷的無水乙醇 溶液，保持溫度反應6?8h ;反應結束後，降至室溫，旋轉蒸發掉無水乙醇溶劑，用無水乙醚 洗脫6?8次，真空乾燥20?30h，得環氧聚矽氧烷季銨鹽；
[0012] ⑵膠原多肽的水解
[0013] 配置濃度為2?12wt%的膠原多肽水溶液，在鹼性條件下進行水解，調節溶液的 pH值在7. 0?13,緩慢升溫至30?65°C，水解5?9h，得膠原多肽水解液；
[0014] (3)有機矽-膠原多肽抗菌材料的合成
[0015] 按環氧聚矽氧烷季銨鹽與膠原多肽水解液中伯氨基的摩爾比為（1?2) :1，將環 氧聚矽氧烷季銨鹽滴加到膠原多肽水解液中，攪拌條件下，保持溫度30?65°C，反應2? 8h ;將反應後的溶液pH調至中性；減壓蒸餾去除50?80%的水，經-60?-40°C冷凍乾燥 20?50h，即得有機矽-膠原多肽抗菌材料。
[0016] 根據本發明，優選的，步驟（1)中所述的叔氨基矽油與環氧氯丙烷的摩爾比為 I: (1. 2?L 5);反應溫度為45?50°C。
[0017] 根據本發明，步驟（1)中用不同叔氨基含量的矽油，可得到不同季銨基團含量的 環氧聚娃氧燒季銨鹽；優選的，叔氨基娃油中胺值為2. 500mmol/g?4. 500mmol/g。無水乙 醇作為反應溶劑，只要將叔氨基矽油和環氧氯丙烷溶解即可；優選的，製備得到的環氧聚矽 氧烷季銨鹽的分子量優選3000?8000。
[0018] 根據本發明，優選的，步驟（2)中調節溶液的pH值在9.0?11，水解溫度為40? 60。。。
[0019] 根據本發明，優選的，步驟（3)中反應溫度為40?60°C ;
[0020] 優選的，冷凍乾燥後再用丙酮溶液回流提取65_80h，除去未反應的環氧聚矽氧烷 季銨鹽。
[0021] 本發明採用環氧聚矽氧烷季銨鹽與膠原多肽水解液進行反應，製備出具有抑菌抗 菌性能的有機矽-膠原多肽材料，在食品、醫用、化妝品等行業有廣闊的應用前景。同時由 於結構的相似性，多肽與皮膠原間有很好的相容性，可用於製備革用助劑和柔軟整理劑材 料，是一類低毒、綠色環保的抑菌抗菌材料。
[0022] 本發明的反應路線：
[0023]

【權利要求】
1. 一種有機矽-膠原多肽抗菌材料的製備方法，步驟如下： (1) 環氧聚矽氧烷季銨鹽的合成 將叔氨基矽油溶於無水乙醇中，在40?60°C下，緩慢滴加環氧氯丙烷的無水乙醇溶 液，保持溫度反應6?8h ;反應結束後，降至室溫，旋轉蒸發掉無水乙醇溶劑，用無水乙醚洗 脫6?8次，真空乾燥20?30h，得環氧聚矽氧烷季銨鹽； (2) 膠原多肽的水解 配置濃度為2?12wt %的膠原多肽水溶液，在鹼性條件下進行水解，調節溶液的pH值 在7. 0?13,緩慢升溫至30?65°C，水解5?9h，得膠原多肽水解液； (3) 有機矽-膠原多肽抗菌材料的合成 按環氧聚矽氧烷季銨鹽與膠原多肽水解液中伯氨基的摩爾比為（1?2) :1，將環氧聚 矽氧烷季銨鹽滴加到膠原多肽水解液中，攪拌條件下，保持溫度30?65°C，反應2?8h ;將 反應後的溶液pH調至中性；減壓蒸餾去除50?80%的水，經-60?-40°C冷凍乾燥20? 50h，即得有機矽-膠原多肽抗菌材料。
2. 根據權利要求1所述的有機矽-膠原多肽抗菌材料的製備方法，其特徵在於，步驟 (1)中所述的叔氨基矽油與環氧氯丙烷的摩爾比為1: (1. 2?1. 5)。
3. 根據權利要求1所述的有機矽-膠原多肽抗菌材料的製備方法，其特徵在於，步驟 (1)中所述的反應溫度為45?50°C。
4. 根據權利要求1所述的有機矽-膠原多肽抗菌材料的製備方法，其特徵在於，步驟 (1) 中所述的叔氨基娃油中胺值為2. 500mmol/g?4. 500mmol/g。
5. 根據權利要求1所述的有機矽-膠原多肽抗菌材料的製備方法，其特徵在於，步驟 (2) 中調節溶液的pH值在9.0?11。
6. 根據權利要求1所述的有機矽-膠原多肽抗菌材料的製備方法，其特徵在於，步驟 (2) 中水解溫度為40?60°C。
7. 根據權利要求1所述的有機矽-膠原多肽抗菌材料的製備方法，其特徵在於，步驟 (3) 中反應溫度為40?60°C。
8. 根據權利要求1所述的有機矽-膠原多肽抗菌材料的製備方法，其特徵在於，步驟 (3)中冷凍乾燥後再用丙酮溶液回流提取65-80h。
【文檔編號】C08G77/26GK104262634SQ201410521621
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】李俊英, 楊鵬飛, 崔曉, 王世傑, 石磊, 郝傳明 申請人:齊魯工業大學