溶菌酶二维纳米薄膜作为抗菌材料的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于抗菌材料技术领域，具体涉及一种溶菌酶二维纳米薄膜作为抗菌材料的应用。
【背景技术】
[0002]在各种各样的领域包括包装、纺织工业、医药学、水净化和卫生保健等，赋予一个抗菌性能是非常重要的。具有抗菌性的复合材料由于其优良的综合性能被广泛地应用，这种复合抗菌材料可以将不同种类和功能的物质按照不同需要进行组装，这些特性赋予了复合材料更多、更新的功能。然而，复合抗菌材料也具有其自身的缺点。第一，用来制备复合抗菌材料的单体相对周围介质具有不同的化学稳定性，会导致复合材料结构不稳定，抗菌效果不佳;第二，为了增加其抗菌性，传统的方法是加入重金属抗生素(如银)，这样复合抗菌材料本身就具有一定毒性。相对于复合抗菌材料而言，传统的复合薄膜抗菌材料克服了以上面的短缺，这种薄膜材料可控性强、取向性好，还可以得到高度有序的复合多层膜结构，但是，苛刻的合成条件、复杂的实验过程和较高的实验成本常常使它无法进入实际的工业应用中，那么，简单、低成本以及较高可重复性的方法是非常必需的。
[0003]溶菌酶是一种天然的、常见的抗菌蛋白，美国食品和药物管理局(FDA)和欧盟食品添加剂(E 1105)表明它是一种有效的抑菌、杀菌的杀菌活性物，被认为是安全的，因此，从溶菌酶中提取抗菌材料就为抗菌应用就提供了一种可食用的和绿色的物质，溶菌酶的商用来源廉价也决定了其作为工业应用的关键因素。当然，作为一种水溶性的蛋白质分子，溶菌酶具有蛋白质分子普遍的缺点，例如机械强度低，在固体表面难以形成连续的薄膜结构，稳定性不好，在水溶液中会迅速溶解等。这些特点在一定程度上限制了它的应用。要解决以上种种缺点，获得高效持久的抗菌材料，以及环境友好性、健康对细胞无毒性、耐腐蚀性的抗菌材料更加引起人们的关注，目前抗菌膜对生物涂层商品、食品包装材料和生物医学设备(如引导线、导管和外科刀)是一个理想的表面改性抗菌材料。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于克服上述抗菌材料的缺点，为溶菌酶二维纳米薄膜提供一种新的用途。
[0005]解决上述技术问题所采用的技术方案是:溶菌酶二维纳米薄膜作为抗菌材料的应用。
[0006]上述的菌为典型的革兰氏阳性菌(如金黄色葡萄球菌、肺炎双球菌、破伤风杆菌等)、革兰氏阴性菌(如大肠杆菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌等)和真菌(如念珠菌、赋格曲菌等)。
[0007]上述溶菌酶二维纳米薄膜作为抗菌材料的使用方法为:在制备溶菌酶二维纳米薄膜的过程中直接将待保护的基材与溶液表面接触，使溶菌酶相转变生成的纳米颗粒通过表界面诱导直接在液固表面自组装形成二维纳米薄膜，原位生长于待保护的基材表面，起抗菌保护的作用，其中所述的待保护的基材为对水具有耐抗性的基材(例如硅片、玻璃、二氧化硅、聚对苯二甲酸乙二醇酯、纤维、头发丝、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等)；或者将制备好的溶菌酶二维纳米薄膜直接粘附于待保护的基材表面，起抗菌保护的作用，其中所述的待保护的基材为对水具有敏感性的基材(例如纸、木材、布料、绘画、铜网、铁、铝、镍、铂、金、铜、银、电子器件等)。具体参考申请号为201510535713.2、发明名称为“利用溶菌酶制备的生物蛋白质二维纳米薄膜及其制备方法”的发明专利申请中公开的方法(本发明的溶菌酶二维纳米薄膜即为其中的生物蛋白质二维纳米薄膜)。
[0008]本发明的有益效果如下:
[0009]1、本发明以溶菌酶二维纳米薄膜作为抗菌材料，抗菌材料组分为天然生物分子一一溶菌酶，溶菌酶可从自然界广泛获取，不需要人工合成，避免了传统抗菌材料在合成时造成的环境污染，且溶菌酶二维纳米薄膜透明度较高(不影响基材的外观颜色)，粗糙度低，厚度可控(30nm及其以上)，不需要旋涂、活性介质负载等繁琐工艺，操作简便，只需在制备溶菌酶二维纳米薄膜的过程中原位生长于基材表面或直接将制备好的溶菌酶二维纳米薄膜粘附在基材表面，而且可以原位生长或粘附于各种形状的基材表面，容易实现大面积制备。
[0010]2、本发明以溶菌酶二维纳米薄膜作为抗菌材料，其对基材的表面可以实现亲水化处理，而且溶菌酶二维纳米薄膜本身带正电，在生物医学应用中亲水表面能提高生物相容性，表面正电荷提供了一个潜在的机制来杀死细菌。
[0011]3、本发明以溶菌酶二维纳米薄膜作为抗菌材料，其具有广谱和高效的抗菌性能，可以把抗菌谱从古典革兰氏阳性菌一类菌扩大到革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌三类菌，且对这三类菌呈现良好的抗菌效率，抗菌效率在2小时时基本都可达到90 %及以上。
[0012]4、本发明以溶菌酶二维纳米薄膜作为抗菌材料，对细胞无毒性，对细菌杀死效果和健康细胞无毒性大大优于其他抗菌试剂，因此还可作为一种理想的抗菌食品包装材料和医疗应用程序材料。
[0013]5、本发明以溶菌酶二维纳米薄膜作为抗菌材料，对待保护的基材具有良好的粘附性，但对细胞(血小板)无吸附性，因此对细胞具有良好的防污性。
【附图说明】
[0014]图1是实施例2中医疗塑料导管表面原位生长溶菌酶二维纳米薄膜的照片。
[0015]图2是实施例3中外科手术刀表面粘附溶菌酶二维纳米薄膜的照片。
[0016]图3是不同浓度溶菌酶制备的溶菌酶二维纳米薄膜对金黄色葡萄球菌的抗菌效率图。
[0017]图4是不同浓度溶菌酶制备的溶菌酶二维纳米薄膜对大肠杆菌的抗菌效率图。
[0018]图5是不同浓度溶菌酶制备的溶菌酶二维纳米薄膜对念珠菌的抗菌效率图。
[0019]图6是溶菌酶二维纳米薄膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌效率随时间的变化曲线图。
[0020]图7是溶菌酶二维纳米薄膜对正常细胞的激光共聚焦显微镜图。
[0021]图8是玻璃片(左)、原位生长溶菌酶二维纳米薄膜的玻璃片(右)对正常细胞(血小板)的吸附扫描电子显微镜。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
[0023]实施例1
[0024]溶菌酶二维纳米薄膜作为抗菌材料的应用，具体使用方法如下:
[0025]将0.1433g三(2-羧乙基)膦加到10mL 10mmol/L pH值为7.4的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液中，用NaOH调节pH值至6.4，配制成50mmo 1 /L的三(2-羧乙基)膦的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液;将40mg溶菌酶加入10mL 10mmol/L pH值为7.4的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液中，配制成4mg/mL溶菌酶的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液;取10mL 50mmol/L三(2-羧乙基)膦的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液与10mL 4mg/mL溶菌酶的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液混合均匀，室温静置50分钟，在混合液表面形成一层薄膜，即溶菌酶二维纳米薄膜，然后以琼脂糖凝胶作为介质将溶菌酶二维纳米薄膜转移到玻璃片表面，起到抗菌保护的作用。
[0026]实施例2
[0027]溶菌酶二维纳米薄膜作为抗菌材料的应用，具体使用方法如下:
[0028]将0.1433g三(2-羧乙基)膦加入10mL 10mmol/L pH值为7.4的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，用NaOH调节pH值至6.4，配制成50mmol/L的三(2-羧乙基)膦的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液;将40mg溶菌酶加入10mL 10mmol/L pH值为7.4的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，配制成4mg/mL的溶菌酶的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液;将10mL 50mmol/L的三(2-羧乙基)膦的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液与10mL4mg/mL的溶菌酶的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液混合均匀，将医疗塑料导管插入混合液体中，室温静置50分钟，在医疗塑料导管内外表面直接形成一层自组装薄膜(见图1)，即溶菌酶二维纳米薄膜，起到抗菌保护的作用。
[0029]实施例3
[0030]溶菌酶二维纳米薄膜作为抗菌材料的应用，具体使用方法如下:
[0031]本实施例中溶菌酶二维纳米薄膜的制备方法与实施例1相同，然后以琼脂糖凝胶作为介质将溶菌酶二维纳米薄膜转移到外科手术刀表面(见图2)，起到抗菌保