[发明专利]一种采用双生物酶修饰的明胶与壳聚糖共混生物材料及其制备方法与应用

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双生物酶修饰的明胶与壳聚糖共混生物材料及其制备方法与应用。

背景技术

明胶作为自然界来源丰富的蛋白质类的天然高分子和生物大分子材料，它具有良好的生物相容性、无毒、可生物降解，可被人体吸收以及价格低廉等优点在生物医用材料领域得到广泛的应用，尤其明胶的氨基酸组成和比例与人体皮肤接近，因此在生物敷料，伤口愈合剂和人工皮肤等皮肤组织工程方面具有很好的应用前景[功能材料, 2004, 35: 2310-2313]，然而明胶膜脆性大、易破碎，易滋生感染细菌等缺点限制了其应用。因此，改善明胶的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。壳聚糖是甲壳素的N-脱乙酰化产物，也是一种自然界中来源丰富的生物多糖类的天然高分子和生物大分子材料，具有很好的成膜性、生物相容性、可降解性，来源广泛性并具有独特的广谱抗菌性能[International Journal of Food Microbiology, 2000, 62(1-2): 139-148]。因此，将明胶和壳聚糖共混可以形成材料各组分之间的优势互补，不仅有利于提高明胶基材料的机械性能，特别是有利于改善明胶基材料易滋生和感染细菌的缺点。

明胶和壳聚糖共混材料的制备过程中，往往需要进行交联来提高共混材料的机械性能和稳定性[Food Chemistry, 2007, 103: 295–300]。然而，传统的化学交联虽然可以有效改善材料的机械性能和稳定性，但是由于常用的化学交联剂例如醛类（甲醛，戊二醛和甘油醛），环氧化合物组分和碳化二亚胺等往往具有细胞毒性，这将会导致化学交联方法制备的生物材料在植入体内以后，影响受体正常组织的生长。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。酶作为生物催化剂，具有一系列的优点：酶是一种生物催化剂，没有副反应，不会产生毒性问题；反应条件温和，反应步骤简单；催化效率高，专一性强，而被广泛应用于食品、医疗检验、生物制造等行业。因此，是否能够找到合适的酶对明胶和壳聚糖共混材料进行修饰成为本领域的研究热点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种采用双生物酶修饰的明胶与壳聚糖共混生物材料及其制备方法与应用，明胶与壳聚糖共混材料经过双生物酶修饰后，材料的稳定性和力学机械性能提高，并且该材料具有良好的抗菌活性。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：

一种采用双生物酶修饰的明胶与壳聚糖共混生物材料，其特征在于，所述双生物酶分别为微生物转谷氨酰胺酶和酪氨酸酶。

采用双生物酶修饰的明胶与壳聚糖共混生物材料的制备方法，其特征在于，它包括如下具体步骤：

1）溶液的配制：

按明胶:去离子水=2～6g:50～100mL，选取明胶和去离子水，备用；将明胶加入到去离子水中，在40～60℃的水浴中搅拌1～2小时至明胶充分溶解后得到明胶溶液；

按壳聚糖:1%（体积百分比）乙酸溶液=1～2g:50～100mL，选取壳聚糖和乙酸溶液，备用；将壳聚糖加入到乙酸溶液中，室温下搅拌3～5小时至壳聚糖充分溶解，然后向溶液中滴加0.5～1.0mol/L氢氧化钠溶液，调节溶液的pH为5.0～6.0，得到壳聚糖溶液；

按微生物转谷氨酰胺酶:去离子水=10～20U:5～10mL，选取微生物转谷氨酰胺酶和去离子水，备用；将微生物转谷氨酰胺酶加入到去离子水中，室温下搅拌15～30分钟充分溶解，再过滤得到微生物转谷氨酰胺酶溶液；

按酪氨酸酶：pH为7.0的PBS缓冲溶液=5000～10000U:5～10mL，选取酪氨酸酶和pH为7.0的PBS缓冲溶液，备用；将酪氨酸酶溶于所述pH为7.0的PBS缓冲溶液中，室温下搅拌2～5分钟至酪氨酸酶充分溶解后得到酪氨酸酶溶液； 

2）明胶与壳聚糖的共混：

按明胶溶液:壳聚糖溶液 =50～100mL:50～100mL，选取上述配制的明胶溶液和壳聚糖溶液，备用；将明胶溶液和壳聚糖溶液等体积混合，40～60℃下搅拌15～30分钟，使溶液混合均匀，得到明胶与壳聚糖共混溶液；

3）双生物酶修饰的明胶与壳聚糖共混材料的制备：