溶菌酶二維納米薄膜作為抗菌材料的應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于抗菌材料技術領域，具體涉及一種溶菌酶二維納米薄膜作為抗菌材料的應用。
【背景技術】
[0002]在各種各樣的領域包括包裝、紡織工業(yè)、醫(yī)藥學、水凈化和衛(wèi)生保健等，賦予一個抗菌性能是非常重要的。具有抗菌性的復合材料由于其優(yōu)良的綜合性能被廣泛地應用，這種復合抗菌材料可以將不同種類和功能的物質按照不同需要進行組裝，這些特性賦予了復合材料更多、更新的功能。然而，復合抗菌材料也具有其自身的缺點。第一，用來制備復合抗菌材料的單體相對周圍介質具有不同的化學穩(wěn)定性，會導致復合材料結構不穩(wěn)定，抗菌效果不佳;第二，為了增加其抗菌性，傳統(tǒng)的方法是加入重金屬抗生素(如銀)，這樣復合抗菌材料本身就具有一定毒性。相對于復合抗菌材料而言，傳統(tǒng)的復合薄膜抗菌材料克服了以上面的短缺，這種薄膜材料可控性強、取向性好，還可以得到高度有序的復合多層膜結構，但是，苛刻的合成條件、復雜的實驗過程和較高的實驗成本常常使它無法進入實際的工業(yè)應用中，那么，簡單、低成本以及較高可重復性的方法是非常必需的。
[0003]溶菌酶是一種天然的、常見的抗菌蛋白，美國食品和藥物管理局(FDA)和歐盟食品添加劑(E 1105)表明它是一種有效的抑菌、殺菌的殺菌活性物，被認為是安全的，因此，從溶菌酶中提取抗菌材料就為抗菌應用就提供了一種可食用的和綠色的物質，溶菌酶的商用來源廉價也決定了其作為工業(yè)應用的關鍵因素。當然，作為一種水溶性的蛋白質分子，溶菌酶具有蛋白質分子普遍的缺點，例如機械強度低，在固體表面難以形成連續(xù)的薄膜結構，穩(wěn)定性不好，在水溶液中會迅速溶解等。這些特點在一定程度上限制了它的應用。要解決以上種種缺點，獲得高效持久的抗菌材料，以及環(huán)境友好性、健康對細胞無毒性、耐腐蝕性的抗菌材料更加引起人們的關注，目前抗菌膜對生物涂層商品、食品包裝材料和生物醫(yī)學設備(如引導線、導管和外科刀)是一個理想的表面改性抗菌材料。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服上述抗菌材料的缺點，為溶菌酶二維納米薄膜提供一種新的用途。
[0005]解決上述技術問題所采用的技術方案是:溶菌酶二維納米薄膜作為抗菌材料的應用。
[0006]上述的菌為典型的革蘭氏陽性菌(如金黃色葡萄球菌、肺炎雙球菌、破傷風桿菌等)、革蘭氏陰性菌(如大腸桿菌、痢疾桿菌、傷寒桿菌等)和真菌(如念珠菌、賦格曲菌等)。
[0007]上述溶菌酶二維納米薄膜作為抗菌材料的使用方法為:在制備溶菌酶二維納米薄膜的過程中直接將待保護的基材與溶液表面接觸，使溶菌酶相轉變生成的納米顆粒通過表界面誘導直接在液固表面自組裝形成二維納米薄膜，原位生長于待保護的基材表面，起抗菌保護的作用，其中所述的待保護的基材為對水具有耐抗性的基材(例如硅片、玻璃、二氧化硅、聚對苯二甲酸乙二醇酯、纖維、頭發(fā)絲、聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等)；或者將制備好的溶菌酶二維納米薄膜直接粘附于待保護的基材表面，起抗菌保護的作用，其中所述的待保護的基材為對水具有敏感性的基材(例如紙、木材、布料、繪畫、銅網、鐵、鋁、鎳、鉑、金、銅、銀、電子器件等)。具體參考申請?zhí)枮?01510535713.2、發(fā)明名稱為“利用溶菌酶制備的生物蛋白質二維納米薄膜及其制備方法”的發(fā)明專利申請中公開的方法(本發(fā)明的溶菌酶二維納米薄膜即為其中的生物蛋白質二維納米薄膜)。
[0008]本發(fā)明的有益效果如下:
[0009]1、本發(fā)明以溶菌酶二維納米薄膜作為抗菌材料，抗菌材料組分為天然生物分子一一溶菌酶，溶菌酶可從自然界廣泛獲取，不需要人工合成，避免了傳統(tǒng)抗菌材料在合成時造成的環(huán)境污染，且溶菌酶二維納米薄膜透明度較高(不影響基材的外觀顏色)，粗糙度低，厚度可控(30nm及其以上)，不需要旋涂、活性介質負載等繁瑣工藝，操作簡便，只需在制備溶菌酶二維納米薄膜的過程中原位生長于基材表面或直接將制備好的溶菌酶二維納米薄膜粘附在基材表面，而且可以原位生長或粘附于各種形狀的基材表面，容易實現大面積制備。
[0010]2、本發(fā)明以溶菌酶二維納米薄膜作為抗菌材料，其對基材的表面可以實現親水化處理，而且溶菌酶二維納米薄膜本身帶正電，在生物醫(yī)學應用中親水表面能提高生物相容性，表面正電荷提供了一個潛在的機制來殺死細菌。
[0011]3、本發(fā)明以溶菌酶二維納米薄膜作為抗菌材料，其具有廣譜和高效的抗菌性能，可以把抗菌譜從古典革蘭氏陽性菌一類菌擴大到革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌和真菌三類菌，且對這三類菌呈現良好的抗菌效率，抗菌效率在2小時時基本都可達到90 %及以上。
[0012]4、本發(fā)明以溶菌酶二維納米薄膜作為抗菌材料，對細胞無毒性，對細菌殺死效果和健康細胞無毒性大大優(yōu)于其他抗菌試劑，因此還可作為一種理想的抗菌食品包裝材料和醫(yī)療應用程序材料。
[0013]5、本發(fā)明以溶菌酶二維納米薄膜作為抗菌材料，對待保護的基材具有良好的粘附性，但對細胞(血小板)無吸附性，因此對細胞具有良好的防污性。
【附圖說明】
[0014]圖1是實施例2中醫(yī)療塑料導管表面原位生長溶菌酶二維納米薄膜的照片。
[0015]圖2是實施例3中外科手術刀表面粘附溶菌酶二維納米薄膜的照片。
[0016]圖3是不同濃度溶菌酶制備的溶菌酶二維納米薄膜對金黃色葡萄球菌的抗菌效率圖。
[0017]圖4是不同濃度溶菌酶制備的溶菌酶二維納米薄膜對大腸桿菌的抗菌效率圖。
[0018]圖5是不同濃度溶菌酶制備的溶菌酶二維納米薄膜對念珠菌的抗菌效率圖。
[0019]圖6是溶菌酶二維納米薄膜對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌效率隨時間的變化曲線圖。
[0020]圖7是溶菌酶二維納米薄膜對正常細胞的激光共聚焦顯微鏡圖。
[0021]圖8是玻璃片(左)、原位生長溶菌酶二維納米薄膜的玻璃片(右)對正常細胞(血小板)的吸附掃描電子顯微鏡。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍不僅限于這些實施例。
[0023]實施例1
[0024]溶菌酶二維納米薄膜作為抗菌材料的應用，具體使用方法如下:
[0025]將0.1433g三(2-羧乙基)膦加到10mL 10mmol/L pH值為7.4的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液中，用NaOH調節(jié)pH值至6.4，配制成50mmo 1 /L的三(2-羧乙基)膦的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液;將40mg溶菌酶加入10mL 10mmol/L pH值為7.4的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液中，配制成4mg/mL溶菌酶的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液;取10mL 50mmol/L三(2-羧乙基)膦的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液與10mL 4mg/mL溶菌酶的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液混合均勻，室溫靜置50分鐘，在混合液表面形成一層薄膜，即溶菌酶二維納米薄膜，然后以瓊脂糖凝膠作為介質將溶菌酶二維納米薄膜轉移到玻璃片表面，起到抗菌保護的作用。
[0026]實施例2
[0027]溶菌酶二維納米薄膜作為抗菌材料的應用，具體使用方法如下:
[0028]將0.1433g三(2-羧乙基)膦加入10mL 10mmol/L pH值為7.4的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液中，用NaOH調節(jié)pH值至6.4，配制成50mmol/L的三(2-羧乙基)膦的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液;將40mg溶菌酶加入10mL 10mmol/L pH值為7.4的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液中，配制成4mg/mL的溶菌酶的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液;將10mL 50mmol/L的三(2-羧乙基)膦的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液與10mL4mg/mL的溶菌酶的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液混合均勻，將醫(yī)療塑料導管插入混合液體中，室溫靜置50分鐘，在醫(yī)療塑料導管內外表面直接形成一層自組裝薄膜(見圖1)，即溶菌酶二維納米薄膜，起到抗菌保護的作用。
[0029]實施例3
[0030]溶菌酶二維納米薄膜作為抗菌材料的應用，具體使用方法如下:
[0031]本實施例中溶菌酶二維納米薄膜的制備方法與實施例1相同，然后以瓊脂糖凝膠作為介質將溶菌酶二維納米薄膜轉移到外科手術刀表面(見圖2)，起到抗菌保