[發(fā)明專利]一種生物活性硅藻生物礦化硅的制備方法

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• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN111087472A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮超;穆愈之;陳西廣
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號: C07K17/08
• 分類號: C07K17/08;C01B33/18;C08G73/06
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本發(fā)明公開了一種生物活性海洋硅基多孔材料的制備技術(shù)，即一種生物活性生物礦化硅的的制備方法，以硅藻生物礦化硅、含兒茶酚基團化合物為原料，通過堿性自聚合法制備生物粘附性涂層硅藻生物礦化硅，通過與活性蛋白分子混合，得到生物活性硅藻生物礦化硅，該硅基多孔材料具有良好的生物粘附能力，能夠有效提高生物活性物質(zhì)的負載效率。可用于食品加工、醫(yī)用生物材料和藥物載體，具有良好的研究和開發(fā)應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物學(xué)領(lǐng)域的一種生物活性硅藻生物礦化硅的制備方法。

背景技術(shù)

硅藻，是一種單細胞光合藻類，海洋中硅藻種類在10萬以上，硅藻具有二氧化硅組成的細胞壁，被稱為硅藻殼，也被稱為生物礦化硅。硅藻殼有高度有序的孔結(jié)構(gòu)和分層孔隙組織，具有獨特的機械性能、分子運輸特性以及光學(xué)性能。是一類具高活性、可規(guī)模化培養(yǎng)且綠色環(huán)保的優(yōu)質(zhì)資源。目前硅藻生物礦化硅在光學(xué)，生物傳感，微細加工，蛋白質(zhì)分離和藥物輸送方面皆有應(yīng)用。生物礦化硅的主要組成成分是二氧化硅，其化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，因此對其進行化學(xué)改性存在著一定的困難，同時也難以使硅藻生物礦化硅負載如酶、抗體、功能多肽等具備生物活性的物質(zhì)。目前對硅藻生物礦化硅的生物活性物質(zhì)負載方式主要有兩種：1.物理吸附，通過硅藻生物礦化硅表面的多孔結(jié)構(gòu)對生物分子進行吸附。2.化學(xué)修飾，硅藻生物礦化硅表面含有硅醇基，可以與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，使硅藻生物礦化硅表面附有如羧基、氨基等化學(xué)基團后，再與生物分子進行化學(xué)結(jié)合。這兩種方式均具有一定的缺點，物理吸附的生物分子結(jié)合力較弱，容易脫落；化學(xué)修飾方式由于硅藻生物礦化硅表面硅醇基含量較少，修飾難度高，因此表面化學(xué)改性程度較低，使生物分子的結(jié)合量有限。含有兒茶酚基團的化合物如貽貝粘附蛋白（mussel adhesive proteins，MAP）的主要組分多巴胺，可在堿性條件下可以發(fā)生自聚合，從而在材料表面形成聚多巴胺涂層。含有兒茶酚基團的化合物可以將自身轉(zhuǎn)化為醌形式，醌形式的兒茶酚化合物通過Schiff堿取代或1,4- Micheal型加成對其他官能團具有高度反應(yīng)性，包括硫醇，胺和其他兒茶酚 - 醌類。因此來源于貽貝的聚多巴胺等兒茶酚基化合物已經(jīng)成為在各種基質(zhì)上形成粘合劑層以錨定化合物或生物物質(zhì)等的有機大分子。本發(fā)明通過在硅藻生物礦化硅表面構(gòu)建聚兒茶酚涂層并進一步負載生物活性物質(zhì)，可以增加生物活性物質(zhì)在硅藻生物礦化硅表面的負載量，避免生物活性物質(zhì)從硅藻生物礦化硅上脫落，可以構(gòu)建大量具有各種生物活性的硅藻生物礦化硅，具有十分重要的理論意義和臨床應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是一種生物活性硅藻生物礦化硅制備方法，以彌補已有技術(shù)的不足。

本發(fā)明以硅藻生物礦化硅、含兒茶酚基團的化合物為原料，通過堿性自聚合法制備生物粘附性聚合物涂層生物礦化硅，通過與活性蛋白分子混合，得到生物活性硅藻生物礦化硅，具體步驟如下：

（1）生物粘附性涂層硅藻生物礦化硅制備：將純化后的硅藻生物礦化硅分散于弱堿性溶液中，溶液pH為7.0 ~ 9.0，加入含有兒茶酚基團的化合物溶液，其中含有兒茶酚基團的化合物的溶液濃度為0.05 % ~ 10 %（M/V）, 硅藻生物礦化硅與含有兒茶酚基團的化合物的質(zhì)量比為0.1 ~ 1.2，10 ℃~ 50 ℃下攪拌反應(yīng)0.5-16小時，用去離子水多次沖洗去除未反應(yīng)的兒茶酚化合物，干燥后得到聚合物涂層硅藻生物礦化硅；

（2）生物活性硅藻生物礦化硅制備：將生物粘附性涂層硅藻生物礦化硅均勻分散在溶液中，隨后加入活性蛋白類因子溶液，其中每毫克生物粘附性涂層硅藻生物礦化硅投入的活性蛋白類因子為0.1μM ~ 1000 mM。將混合物攪拌反應(yīng)過夜。反應(yīng)后混合物用去離子水多次沖洗后，凍干后得到生物活性硅藻生物礦化硅。