[发明专利]一种抗菌明胶的交联改性方法

说明书

本发明涉及一种抗菌明胶的交联改性方法，包括步骤如下：使用天然生物材料作为交联剂，与抗菌明胶进行交联反应，交联反应中溶液pH为9‑11，交联剂浓度为0.5‑0.8wt％,交联剂与抗菌明胶的质量比为(0.03‑0.08)：1，交联反应温度为42℃‑58℃，交联反应时间2h‑10h。本发明选用天然生物交联剂进行交联改性，在改善抗菌明胶力学性能的同时，不会对人体产生毒副作用，提高明胶材料使用的安全性。同时，本发明对交联改性条件进行优化，获得生物相容性能良好、力学性能优越的交联明胶，更有利于在医用抗菌材料中的应用。

技术领域

本发明涉及一种抗菌明胶的交联改性方法，属于抗菌材料技术领域。

背景技术

明胶是由动物的皮骨等结缔组织中的胶原蛋白水解而成的多肽化合物，因免疫活性低、可生物降解,能促进细胞增殖和分裂等特性而受到重视。明胶是天然可再生资源，来源广泛、价格低廉，具有良好的成膜性、生物相容性和生物降解性，其降解产物易被吸收而不产生炎症反应，是优良的生物医用材料。纯明胶在干燥后质地脆、成型能力弱、延展性低、潮湿环境中易受细菌侵蚀而变质，因此使用时需采用不同的改性方法，以提高明胶材料的力学、抗菌等性能。常用的改性方法有化学改性、物理共混和复合改性。化学改性主要利用明胶侧链的羟基、羧基、氨基等的反应活性，通过接枝或交联反应使改性化合物与明胶结合，达到改善性能的目的。物理共混则通过添加其它具有特殊性能的材料达到取长补短的效果。

为了提高明胶的力学性能，目前常用的方法是化学交联和共混改性。共混添加物主要有聚乳酸乙醇酸、聚氨酯、羧甲基壳聚糖、海藻酸钠等。卢立新等(食品科学31(2010)91-95)用溶液共混法制备海藻酸钠-羧甲基纤维素钠-明胶共混膜，其抗拉强度可达60.4MPa，断裂延伸率达60.1％。应用较多的化学交联剂有戊二醛、碳化二亚胺、环烯醚萜类化合物、植物单宁、糖类等。Nguyen等(J.Biomedical Science and Engineering 3(2010)1117-1124)和Bigi等(Biomaterials 23(2002)4827–4832)分别研究了戊二醛和京尼平对明胶的交联改性，在合适的交联剂浓度下，可显著提高明胶的杨氏模量。

明胶中存在较多的活性基团，化学交联容易进行且交联程度可控，是改进天然材料性能较好的方法。关于明胶的化学改性也有诸多专利文件报道，例如：中国专利文件CN105497970A公开了一种具黏粘功能快速促愈合医用敷料，采用羧甲基壳聚糖、丝胶、明胶成分，通过化学交联合成，使三者充分有机结合形成复合材料。中国专利文件CN105400214A公开了一种使用透明质酸交联明胶制备止血棉的方法。

目前的交联改性方法存在很多缺陷和不足，如用戊二醛改性明胶会引发美拉德反应，这种反应会产生致癌物质丙烯酰胺；酶类也是一种常用的交联剂，如转谷酰胺酶等，但是酶类因为其本身的价格昂贵，故也得不到大规模的应用。植物多酚类物质，如单宁酸、绿原酸，阿魏酸、芦丁咖啡酸等，广泛存在于植物中，来源广泛，安全无毒，可以与蛋白质中的一些氨基酸，如酪氨酸、赖氨酸、半胱氨酸反应，从而可以作为天然的蛋白质交联剂。国内外已经一些学者利用多酚类物质作蛋白交联剂来改善蛋白的功能性质，所以，植物多酚作为蛋白质的交联剂有很大的研究前景和应用价值。

单宁酸是最常见的酚类化合物之一，具有良好的抗氧化性能，与蛋白质和明胶的结合能力强。单宁酸分子中大量的羟基可能通过氢键与明胶的羧基相互作用，也可与明胶中的氨基发生作用。单宁酸中的芳香环也能与明胶的侧链之间发生疏水相互作用，从而改善明胶的性能。

通常交联的原明胶并没有抗菌性，目前报道的具有抗菌性能的交联明胶大多是混合或共同交联了壳聚糖、纳米银或其他具有抗菌作用的材料。将抗菌基团引入明胶后进行交联改性，可以得到一种生物安全的具有良好力学性能的交联明胶。为此，提出本发明。

发明内容