[发明专利]一种鱼精DNA/壳聚糖共混薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种鱼精DNA/壳聚糖共混薄膜及其制备方法。该鱼精DNA/壳聚糖共混薄膜是由天然安全的鱼精DNA和高聚壳聚糖混合成膜，薄膜的厚度为5‑10µm，微观结构为高密度的球状颗粒堆叠组成；鱼精DNA/壳聚糖共混薄膜的制备方法是先将灭菌的鱼精DNA水溶液、壳聚糖酸溶液按顺序和投料比例混合5‑10 min，依次经震荡混匀、真空脱泡、流延成膜、碱液浸泡、无菌水冲洗，干燥后得到鱼精DNA/壳聚糖共混薄膜，制备方法简单易操控，可以大规模生产；由本发明方法制备的鱼精DNA/壳聚糖共混薄膜具有易浸润、DNA溶出率低、可酶解、优于单纯壳聚糖膜的金属离子吸附性等优点，可以用于水体中有害重金属的吸附、分离，也可以用于常量金属元素和金属微量元素的营养供给。

技术领域

本发明涉及一种天然鱼精DNA为材料的新型膜材料和膜结构，同时涉及具有颗粒状微观结构的膜材料的制备技术及其在食品、医药、化妆品领域的应用。

背景技术

脱氧核糖核酸(DNA)，是一种生物大分子，易从鱼白或贝类性腺等加工下脚料中大量提取。DNA由于其规则的双螺旋结构、分子表面的大小沟、严格的碱基互补配对以及骨架上有可电离的磷酸基团等特性，在纳米技术领域成为了比较重要的构筑材料。正是由于DNA的这些特性，使金属离子可嵌插/插入到DNA的大沟、小沟的碱基对之间空隙或可与DNA络合，从而实现对金属离子的吸附。但由于DNA极易溶于水，传统方法制备的以DNA为主要材料的膜材料稳定性差，表现为DNA易从膜上脱离溶解到水中，造成膜结构的破坏或瓦解；另外，含有DNA的膜材料易于被生物酶类降解，机械强度差；DNA分子结构的刚性特点，利用其组成膜材料后仍存着材料脆性大，在剪切力等机械力的作用下，易断裂成碎片，诸如上述问题均大大限制了天然DNA在膜材料领域的应用，导致国内外对DNA膜材料的研究较少。

目前以天然鱼精DNA构建的薄膜材料鲜有报道，2002年，Yamada等人通过紫外线照射的方法来制备DNA膜，其DNA的固定率最高为60％，且DNA膜的刚性强，易断裂。随后，Yamada等人制备了DNA-无机材料复合膜，制备出的膜具有一定机械强度，固定率能达到90％，但是生物酶的降解率较高，120min后膜中的DNA基本全部被生物酶降解，并且此方法形成的膜在水溶液中机械强度低，无法实现重金属的吸附。Yusuke等人利用热压发制备了可用于骨组织工程膜材料的DNA-壳聚糖复合膜，其制备工艺较为复杂，同时由于热压法需要80℃高温，无法实现与热敏性活性物质结合。由于以上研究存在DNA水溶性强，易降解，成膜性差等问题，使其功能化应用受到限制。如何改善膜的性能，使DNA稳定存在成为制备DNA膜的关键。

发明内容

本发明的目的是针对目前DNA成膜稳定性差、易降解、易溶出、机械强度差等问题，提供了一种鱼精DNA/壳聚糖共混薄膜的制备方法，利用本发明的制备方法获得的分子组成和微观结构独特的薄膜，并展现出了良好的安全性、酶解特性、生物相容性等特性，能够应用于医药、食品、水净化处理等多个领域。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种鱼精DNA/壳聚糖共混薄膜，包括以下主要组分：鱼精DNA和壳聚糖。所用的鱼精DNA为从鲑鱼、鲤鱼的鱼精中提取获得的天然DNA，且为具有双螺旋结构的长链、线性DNA，DNA的平均分子量为50-130kD，当分子量大于130kD时易产生絮状沉淀，不可用于透明薄膜的制备，当分子量小于50kD时，薄膜浸泡后易溶出DNA；所用的壳聚糖为甲壳素高度脱乙酰化的产物，壳聚糖的脱乙酰度大于90％且为平均分子量40-80kD的高聚壳聚糖，所用原料最佳的为食品级。

一种鱼精DNA/壳聚糖共混薄膜的制备，包括以下步骤:

1)室温条件下，将壳聚糖溶解于0.1％的盐酸或醋酸溶液中得到20mg/mL的壳聚糖稀酸溶液，然后加入0.05％碱液调节pH至5-6得到5-10mg/mL的壳聚糖溶液；

2)室温条件下，将固体DNA溶解于灭菌超纯水中，制得0.5-0.9mg/mL的DNA溶液；