[发明专利]一种环境友好型生物膜抑制分子的精准控释方法

说明书

本发明公开了一种环境友好型生物膜抑制分子D‑氨基酸的精准控释方法。所述方法采用酸改性的纳米粘土埃洛石负载D‑氨基酸，然后将负载D‑氨基酸的埃洛石纳米管与亲/疏水性聚合物通过同轴电纺方法构筑成具有核壳结构的复合纤维材料，通过电纺调控聚合物纤维的壳结构，实现了对生物膜抑制分子D‑氨基酸的精准控释，从而为高效控制微生物膜污染提供了新策略。

技术领域

本发明属于污染控制领域，具体涉及一种生物膜污染的新型调控方法，即采用静电纺丝技术实现生物膜抑制分子的精准控释，从而高效控制生物膜污染。

背景技术

生物膜污染通常是由蛋白质、多糖和微生物等在基质表面的非特异性吸附以及微生物不断生长繁殖引起的，在生物医学、人体健康、食品安全、环境污染控制等领域都广泛存在。控制生物膜污染一直以来是研究者十分棘手的问题。目前，针对生物膜污染的控制方法有物理清除、抑菌新材料开发、杀菌剂使用等。以上方法虽都取得了一定的控制效果，但存在低效率、高成本、环境毒副作用等问题。因此，亟需开发一种高效、环境友好的生物膜污染控制新方法。

D-氨基酸是近年发现的一种新型环境友好型生物膜抑制分子，能抑制生物膜形成，促进已经形成的生物膜解体，并且在5nM浓度即能有效抑制革兰氏阳性菌和阴性菌形成生物膜，在生物膜污染控制方面显示出较大应用潜力。但是，D-氨基酸现有使用方式的低利用率、高成本问题成为制约其用于生物膜污染控制的瓶颈。因此，开发D-氨基酸的高效利用方式是推进D-氨基酸用于生物膜污染控制亟需解决的问题。

药物缓释的概念为高效利用D-氨基酸控制生物膜污染提供了新思路。通过选择合适的载体缓释D-氨基酸能够显著提高D-氨基酸的利用率。而纳米粘土材料由于较大的比表面积和廉价的特性常被用作缓释载体。其中，埃洛石纳米管因其独特的负载内腔结构和良好的生物相容性在缓释药物方面受到了广泛的关注。但是，单独使用埃洛石缓释D-氨基酸容易产生突释现象，不利于D-氨基酸的高效利用。近来研究表明将纳米材料与聚合物相结合构筑复合载体能够有效抑制药物突释，提高释放稳定性。而静电纺丝技术在构筑纳米材料/聚合物复合载体方面更具优势，通过改变电纺参数调控纳米材料/聚合物复合纤维结构，能够进一步调控药物的释放速率，实现药物的精准控释。

基于以上分析，本发明采用纳米粘土埃洛石负载D-氨基酸，然后将负载D-氨基酸的埃洛石纳米管与亲/疏水性聚合物通过同轴电纺方法构筑成具有核壳结构的复合纤维材料，通过调控聚合物纤维的结构，实现生物膜抑制分子D-氨基酸的精准控释，从而为高效控制微生物膜污染提供新策略。

发明内容

本发明的目的是为环境友好型生物膜抑制分子D-氨基酸提供一种精准控释的方法，从而高效控制生物膜污染。

本发明提出的基于埃洛石的核壳结构复合纤维载体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将疏水性的聚合物溶于有机溶剂中，得到外壳电纺液；

(2)将亲水性的聚合物与负载D-氨基酸的埃洛石共混，得到内核电纺液；

(3)将步骤(1)和步骤(2)中得到的壳层纺丝液与核层纺丝液进行同轴静电纺丝，得到制备的复合纤维膜。

进一步的，步骤(1)中所述疏水性聚合物的浓度为10-15％。

进一步的，步骤(2)中所述亲水性聚合物的浓度为10-15％。

进一步的，步骤(1)和步骤(2)中聚合物所用的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二氯甲烷和四氢呋喃中的一种或几种。

进一步的，步骤(2)中埃洛石负载的D-氨基酸为D-酪氨酸、D-蛋氨酸、D-亮氨酸和D-赖氨酸中一种或几种。

进一步的，步骤(2)中所述含D-氨基酸的埃洛石添加量为亲水聚合物粉末质量的2-10wt％。