[发明专利]一种采用微生物转谷氨酰胺酶修饰的明胶/纳米银复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料、高分子化学和生物化学领域，特别是涉及一种采用微生物转谷氨酰胺酶修饰的明胶/纳米银复合材料及其制备方法和用途。

背景技术

明胶作为自然界来源丰富的蛋白质类天然高分子和生物大分子材料，它具有良好的生物相容性、在生理条件下无抗原性、在体内可被完全吸收以及对人体无毒等优点，在人造皮肤、伤口敷料以及愈合剂等方面具有广泛的应用价值。然而，明胶材料脆性大、易破碎，极易吸水溶胀；此外，明胶是蛋白质类物质能够为细菌提供丰富的营养，因此它在潮湿环境中容易滋生细菌；并且明胶在较高的温度下会发生溶解，这些都限制了明胶在生物材料和医疗领域的应用。因此，改善明胶材料的力学机械性能和抗菌性能以扩展其在生物医学领域的应用具有十分重要的意义。

近年来，纳米银因为具有制备简单方便、生物相容性好、比表面积大、以及优异的抗菌活性（可以有效地杀灭细菌、真菌、支原体等致病微生物）的优点，受到人们极大的关注，在生物医用材料领域成为一种被广泛应用的抗菌材料。钟金栋等为了确定纳米银材料的抗菌效果及其使用安全性，进行了纳米银材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀灭实验效果的观察，并通过小鼠急性毒性实验和家兔皮肤刺激性实验以评价其使用安全性。实验结果发现，制备的纳米银材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有很好的抗菌活性；小鼠急性毒性实验和家兔皮肤刺激性实验证实了材料的使用安全性。Madhumathi等制备了用于伤口愈合的甲壳素与纳米银复合膜，研究发现治疗效果显著。此外，有研究还发现纳米银与聚合物复合可以提高材料的机械性能。因此，将明胶和纳米银复合可以达到将两种材料取长补短、优势互补的效果，不仅有利于提高明胶基材料的力学机械性能，特别是有利于改善明胶基材料容易滋生和感染细菌的问题。

然而，明胶基材料的力学性能并不理想，因此通常需要进行进一步的交联修饰来改善材料的力学性能。常用的化学修饰剂包括醛类（甲醛，戊二醛）、环氧化合物以及碳化二亚胺等，但是化学修饰剂往往具有细胞毒性，从而导致所修饰的生物材料在植入体内以后会影响组织和细胞的正常生长。鉴于上述原因，在材料的制备过程中使用天然的和无毒性的修饰剂，对于制备生物相容性良好的生物材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种采用微生物转谷氨酰胺酶修饰的明胶/纳米银复合材料及其制备方法和应用。

一种采用微生物转谷氨酰胺酶修饰的明胶/纳米银复合材料，其特征在于以明胶/纳米银复合材料为主体材料，利用微生物转谷氨酰胺酶对明胶/纳米银复合材料进行修饰制备得到。

一种采用微生物转谷氨酰胺酶修饰的明胶/纳米银复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）纳米银分散液的制备：将0.03～0.08g纳米银加入到10～20mL去离子水中，超声20～40分钟得到纳米银分散液；

（2）明胶溶液的制备：将4～8g明胶加入到50～150mL去离子水中，45～60℃的水浴条件下搅拌至明胶充分溶解后得到明胶溶液；

（3）微生物转谷氨酰胺酶溶液的制备：将0.48～1.2g微生物转谷氨酰胺酶加入到20～50mL去离子水中，微生物转谷氨酰胺酶比活力为130U/g，在室温下搅拌至充分溶解，再用滤纸过滤后，得到微生物转谷氨酰胺酶溶液；

（4）取上述明胶溶液50～150mL，纳米银溶液6～10mL，将明胶溶液和纳米银溶液混合，在40～60℃条件下搅拌20～30分钟，使两溶液混合均匀，得到明胶与纳米银混合溶液；再向明胶与纳米银混合溶液中加入微生物转谷氨酰胺酶20～40U，在35～50℃，搅拌条件下，反应20～30分钟；然后将反应液倒入培养皿中，在30～50℃的条件下，静置36～72小时，制备得到所述采用微生物转谷氨酰胺酶修饰的明胶/纳米银复合材料。