一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸及其制备方法和应用

本发明属于功能材料，具体涉及一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸及其制备方法和应用。

背景技术：

1、丝素蛋白由多组分氨基酸组成，骨架中两性氨基和羧基的存在有利于其与聚合物的结合，具有易修饰、良好的生物相容性、可忽略的免疫原性及多种生物活性等优点，广泛用于纤维、薄膜、微球和多孔基质等。

2、目前，再生的丝素蛋白材料都出现了力学性能下降的现象，原因在于再生制备过程破坏了蚕丝纤维在微观尺度上的高度有序的纳米纤维结构，而蚕丝纳米纤维是从蚕丝纤维中剥离得到的直径在纳米级别的纤维，其保留了蚕丝纤维在微观尺度上的结构，同时也保留了蚕丝纤维优异的力学性能。

3、但是，蚕丝纤维在性能上也存在诸多不足，比如不具备抗菌性，这限制了其可应用的领域。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸及其制备方法和应用，本发明提供的天然纳米纤维接枝聚赖氨酸具有良好的抗菌性。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸，包括天然纳米纤维和与所述天然纳米纤维通过酰胺键连接的聚赖氨酸。

4、优选的，所述天然纳米纤维接枝聚赖氨酸为天然纳米纤维接枝ε-聚赖氨酸或天然纳米纤维接枝α-聚赖氨酸。

5、优选的，所述天然纳米纤维接枝聚赖氨酸的数均分子量为20～500kda。

6、本发明还提供了上述方案所述天然纳米纤维接枝聚赖氨酸的制备方法，包括以下步骤：

7、(1)将天然纤维、碱、尿素和水混合，得到天然纳米纤维悬浮液；

8、(2)将所述天然纳米纤维悬浮液与交联剂和聚赖氨酸混合进行接枝反应，得到天然纳米纤维接枝聚赖氨酸悬浮液；所述天然纳米纤维悬浮液中天然纳米纤维与聚赖氨酸的质量比不小于5:1；所述天然纳米纤维悬浮液中天然纳米纤维的羧基与交联剂的摩尔比为1:0.1～1.0。

9、优选的，所述聚赖氨酸包括ε-聚赖氨酸和α-聚赖氨酸中的一种或几种；所述聚赖氨酸的数均分子量小于5000da。

10、优选的，所述接枝反应的温度为-15～10℃，保温时间为2～8h。

11、本发明还提供了上述方案所述天然纳米纤维接枝聚赖氨酸或上述方案所述制备方法得到的天然纳米纤维接枝聚赖氨酸作为抗菌材料的应用。

12、本发明还提供了一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸生物膜的制备方法，包括以下步骤：

13、将天然纳米纤维接枝聚赖氨酸悬浮液干燥成膜，得到天然纳米纤维接枝聚赖氨酸生物膜；所述天然纳米纤维接枝聚赖氨酸悬浮液为上述方案所述制备方法得到的天然纳米纤维接枝聚赖氨酸悬浮液。

14、本发明还提供了一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

15、将天然纳米纤维接枝聚赖氨酸悬浮液与交联剂搅拌混合后静置成胶，得到天然纳米纤维接枝聚赖氨酸水凝胶；所述天然纳米纤维接枝聚赖氨酸悬浮液为上述方案所述制备方法得到的天然纳米纤维接枝聚赖氨酸悬浮液。

16、本发明还提供了一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸海绵材料的制备方法，包括以下步骤：

17、将天然纳米纤维接枝聚赖氨酸悬浮液冷冻干燥，得到天然纳米纤维接枝聚赖氨酸海绵材料；所述天然纳米纤维接枝聚赖氨酸悬浮液为上述方案所述制备方法得到的天然纳米纤维接枝聚赖氨酸悬浮液。

18、本发明提供了一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸。本发明通过天然纳米纤维上的羧基与聚赖氨酸上的氨基结合，利用酰胺键反应，制备修饰有聚赖氨酸的天然纳米纤维作为功能性抗菌材料，提高了天然纳米纤维的抗菌能力，改善了以其为基体的聚合物的抗菌能力。本发明制备的天然纳米纤维接枝聚赖氨酸含有大量氨基，氨基的存在有利于其与聚合物的或药物的结合，能较为容易的加工成薄膜、海绵、凝胶等。本发明将带有抗菌功能的聚赖氨酸修饰到天然纳米纤维上，得到天然纳米纤维接枝聚赖氨酸，其具有良好的抗菌性，且不易产生耐药性，对人体没有副作用，在食品保鲜和生物医药等领域具有良好的应用前景。

19、本发明还提供了上述方案所述天然纳米纤维接枝聚赖氨酸的制备方法。本发明以聚赖氨酸为原料，按照一定用量比，通过交联体系接枝到天然纳米纤维上，制备得到天然纳米纤维接枝聚赖氨酸，其具有良好的抗菌性和生物相容性，且不易产生耐药性，应用前景广阔。

20、本发明还提供了上述方案所述天然纳米纤维接枝聚赖氨酸或上述方案所述制备方法得到的天然纳米纤维接枝聚赖氨酸作为抗菌材料的应用。本发明提供的天然纳米纤维接枝聚赖氨酸具有良好的抗菌性和生物相容性，且不易产生耐药性，在食品保鲜和生物医药等领域应用前景广阔。

21、本发明还提供了一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸生物膜的制备方法。本发明采用上述方案的天然纳米纤维接枝聚赖氨酸悬浮液，通过干燥处理得到生物膜。本发明提供的制备方法步骤简单，操作方便，可行性高。

22、本发明还提供了一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸水凝胶的制备方法。本发明利用上述方案的天然纳米纤维接枝聚赖氨酸悬浮液，通过进一步成胶得到水凝胶。本发明提供的制备方法步骤简单，操作方便。

23、本发明还提供了一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸海绵材料的制备方法。本发明将上述方案的天然纳米纤维接枝聚赖氨酸悬浮液经过冷冻干燥处理，得到天然纳米纤维接枝聚赖氨酸海绵材料。本发明提供的制备方法步骤简单，成本低，具有良好的经济效益。

1.本发明提供了一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸，包括天然纳米纤维和与所述天然纳米纤维通过酰胺键连接的聚赖氨酸。

2.根据权利要求1所述的天然纳米纤维接枝聚赖氨酸，其特征在于，所述天然纳米纤维接枝聚赖氨酸为天然纳米纤维接枝ε-聚赖氨酸或天然纳米纤维接枝α-聚赖氨酸。

3.根据权利要求1或2所述的天然纳米纤维接枝聚赖氨酸，其特征在于，所述天然纳米纤维接枝聚赖氨酸的数均分子量为20～500kda。

4.权利要求1～3任一项所述天然纳米纤维接枝聚赖氨酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚赖氨酸包括ε-聚赖氨酸和α-聚赖氨酸中的一种或几种；所述聚赖氨酸的数均分子量小于5000da。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述接枝反应的温度为-15～10℃，保温时间为2～8h。

7.权利要求1～3任一项所述天然纳米纤维接枝聚赖氨酸或权利要求4～6任一项所述制备方法得到的天然纳米纤维接枝聚赖氨酸作为抗菌材料的应用。

8.一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸生物膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种天然纳米纤维接枝聚赖氨酸海绵材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：