[发明专利]一种环境响应型葡糖基纳米凝胶的加工方法与应用

说明书

本发明公开了一种环境响应型葡糖基纳米凝胶的加工方法与应用，属于生物材料加工技术领域。本发明以纳米葡糖基衍生物颗粒为原料，利用酶促扩链‑原位组装协同技术得到环境响应型纳米凝胶，具体的，将纳米葡糖基衍生物颗粒配成溶液，再添加供体分子和客体分子，继续添加特异性糖酶制剂，在30‑45℃反应1‑24h后即得目标产物环境响应型纳米凝胶。本发明技术具有反应高效温和、进程安全可控、操作简单环保等特点，实现了绿色制备环境友好型高分子材料，所得纳米凝胶不仅高效负载功能活性物质，还能在肠道实现靶向释放，可以广泛应用在食品、日化、医药等领域。

技术领域

本发明涉及一种环境响应型葡糖基纳米凝胶的加工方法与应用，属于生物材料加工技术领域。

背景技术

随着现代社会经济的快速发展，环境污染和人类健康两大问题日益突出。一方面，可再生生物质资源和新型燃料能否在传统碳氢燃料枯竭之前得到广泛应用，是全世界范围内亟待解决的重大问题，多年来，以聚合物(聚乙烯，聚丙烯等)为主要成分的废弃塑料对环境造成了重大污染，迫使科学界努力开发和使用环境友好型生物可降解性聚合物，以可持续的方式发展生物经济；另一方面，健康管理意识的增强使得消费者愈来愈关注日常产品的功能性益处，全球功能性市场规模预计将超过2750亿元。在此背景下，通过生物技术开发自然界中来源于植物的可生物降解、可再生的生物质资源，构建具有特定响应性的环境友好型材料，用于设计个性化功能产品成为研究热点。

活性物质控制释放技术是生物材料中发展最迅速、对人类健康贡献最大、应用前景广泛的领域之一。其中，聚合物智能化水凝胶作为载体材料构建的功能因子控制释放体系独具优势，如：在特定的组织器官释放，达到主动靶向的同时可以缓释营养素，实现靶器官对活性成分的高效吸收利用；在保证药物作用的前提下，改变药物在体内的分布，从而减少给药剂量以减轻或避免毒副反应等。但是在食品医药领域的应用要求水凝胶具有较高的生物和血液相容性，对pH和温度的刺激响应性和生物可降解性。目前人工合成的pH响应型水凝胶大多没有生物可降解性，且具有细胞毒性，因而限制了其在食品生物领域的应用。

为了将设计出满足体内输送条件的水凝胶，需要考虑原料的以下四个问题：良好的生物相容性和非毒性；生物可降解性；廉价易得；具有高反应活性的基团以便于改性。因此，基于多肽、蛋白质和多糖等天然高分子基的水凝胶更具优势。现阶段报道的以多糖为原料制备的pH响应型水凝胶主要偏向于纤维素、壳聚糖，而葡糖基纳米凝胶相对较少。此外，以天然高分子为原料制备的pH响应型水凝胶大多复合其他合成有机物，利用交联剂成胶，并需进行细胞毒性实验评估其应用于人体的安全性，而仅以改性淀粉为基质，不加入交联剂来制备智能化凝胶的方法还鲜有报道。基于上述原因，为了拓宽葡糖基纳米凝胶的应用领域并提升附加值，开发一种环境响应型葡糖基纳米凝胶的加工方法是有迫切需求的。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境响应型葡糖基纳米凝胶的加工方法与应用，该方法具有反应高效温和、进程安全可控、操作简单环保等特点，实现了绿色制备环境友好型高分子材料，制备得到的产品可以作为基体材料用于食品、生物医药等领域。

本发明的第一个目的是提供一种环境响应型葡糖基纳米凝胶的加工方法，所述方法如下步骤：

(1)称取纳米葡糖基衍生物颗粒配成质量百分浓度2-10％的底物溶液；

(2)再添加纳米葡糖基衍生物颗粒质量4-10倍的供体分子和0.1％-100％的客体分子，混合均匀；

(3)继续添加5-100U/g底物的特异性糖酶制剂，在30-45℃反应1-24h后即得目标产物环境响应型纳米凝胶。

在本发明一种实施方式中，所述纳米葡糖基衍生物颗粒提取自玉米、高粱、稻米、大麦、荞麦、鼠耳芥、蓝藻、红藻等谷物籽粒胚乳、藻类组织或通过淀粉酶法仿生合成得到葡糖基颗粒，并利用表面电荷修饰试剂处理后得到的，其中，所述电荷修饰试剂包括醋酸酐、醋酸乙烯酯、正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐、丁二酸酐、环氧丙烷、氯乙酸钠等中的一种或几种。