本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料及其制备方法和应用。
背景技术：
随着纳米技术的飞速发展，传统的无机纳米药物载体材料越来越不能满足患者日益增长的需求，因此，纳米载药高分子材料成为研究的重点。由于纳米高分子材料具有较强的生物相容性、较低的毒性和较易降解的载药量，因此被认为是很有前途的给药系统。
天然黑色素被发现在生物系统中表现出多种功能，包括保护人和动物免受紫外线伤害、抗菌功能、体温调节、自由基猝灭和一些神经系统的参与。但其聚集严重，分散性差，可变性差；这些性质严重阻碍了天然黑色素在纳米材料领域的研究和发展，限制了其实际应用，而随着天然黑色素经修饰合成为聚多巴胺，这些难题得到了解决，并能作为良好的纳米载药颗粒。
黄酮类天然产物具有抗炎、抗氧化、抗菌等作用，具有广泛的药用价值，包括保护神经、保护肺、治疗心血管疾病和抗衰老。而单一传统天然药物槲皮素作为黄酮类药物的一种，其应用则受到很大限制，因为槲皮素难溶于水，生物利用度低，这使得其在生化和纳米医学领域的利用率极低。基于上述内容，提出一种通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料及其制备方法和应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明提供了一种通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料，包括黑色素-槲皮素纳米材料，所述黑色素-槲皮素纳米材料为将天然药物槲皮素通过π-π键和共价键作用修饰在聚多巴胺纳米材料表面生成。
本发明还提供了一种上述通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料在抗菌纳米材料领域中的应用。
本发明还提供了一种上述通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将天然黑色素聚多巴胺加入有机溶液、弱碱性溶液，搅拌成混合溶液，向混合溶液中加入盐酸多巴胺溶液，在暗色条件下连续搅拌反应后反复洗涤数次，再次分散在去离子水中，得到材料一。
(2)向(1)中所述材料一在低温下离心并经过干燥后得中间物，中间物在黑暗条件下分散在天然黄酮类药物有机溶液搅拌，搅拌后离心数次，去除吸附的有机溶液，得到材料二。
(3)将(2)中所述材料二采用挤出将产物粒径均一化，获得成品黑色素-槲皮素纳米材料。
作为上述发明的进一步优化方案，所述步骤(1)中天然黑色素纳米材料从冷冻鱿鱼中提取。
作为上述发明的进一步优化方案，所述步骤(1)中的弱碱性溶液为碳酸钠、碳酸氢钠和一水合氨中的任一种或多种的混合。
作为上述发明的进一步优化方案，所述步骤(1)和(2)中有机溶液中的有机溶剂为乙醇、苯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚或三乙醇胺的一种。
作为上述发明的进一步优化方案，所述步骤(2)中天然黄酮类药物为槲皮素、芦丁、黄岑素或黄岑苷中一种。
作为上述发明的进一步优化方案，所述步骤(2)中材料一的离心条件为：离心温度为4-6℃，离心转速为18000rpm，离心时间为10-30min。
作为上述发明的进一步优化方案，所述步骤(3)中采用脂质体挤出机将产物粒径均一化，具体步骤为将所述材料二采用脂质体挤出机通过孔径分别为400nm和200nm的聚碳酸酯纤维膜，重复数次。
本发明的有益效果在于：本发明中用来合成载药体系的原料天然黑色素是聚多巴胺，将天然药物槲皮素通过π-π键和共价键作用在聚多巴胺表面修饰生成黑色素-槲皮素，使具有抗菌效果的槲皮素得以到达作用位置，大大提高了释放效率，与普通、传统抗菌材料相比，具有快速作用、载药量多、生物相容性大的特点，并且该材料易于合成，适于推广。
附图说明
图1：(a)实施例1的透射电镜图；(b)对比例1的透射电镜图；(c)对比例2的透射电镜图。
图2：(a)实施例1、对比例1、2的紫外可见分光光谱；(b)实施例1、对比例1、2的的傅里叶红外光谱。
图3：实施例1(30μg/ml)、对比例1(30μg/ml)和对比例2(30μg/ml)处理后对大肠杆菌和耐药大肠杆菌的菌落形成单位的影响。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
(1)、从冷冻鱿鱼中提取天然黑色素聚多巴胺至三角瓶中，再加入乙醇40ml，水90ml，加入体积浓度为30％的一水合氨溶液，搅拌30min，称取0.5g盐酸多巴胺，溶解于10ml去离子水中，加入上述混合溶液中，在暗色条件下连续搅拌24h，反应结束后，将溶液反复洗涤数次，再次分散在去离子水中，得到材料一；
(2)、将得到的材料一在4℃低温下经过离心机18000rpm离心20min，然后在40℃烘箱干燥后，称取40mg材料一在黑暗条件下分散在4ml20mg/ml的槲皮素-乙醇溶液中搅拌12h，然后采用18000rpm离心20min，将吸附的有机溶液洗涤多次去除，得到材料二；
(3)、将材料二用脂质体挤出机通过孔径分别为400nm和200nm的聚碳酸酯纤维膜，此步骤重复三次，得到成品。
对比例1
(1)、从冷冻鱿鱼中提取天然黑色素聚多巴胺至三角瓶中，再加入乙醇40ml，水90ml，加入体积浓度为30％的一水合氨溶液，搅拌30min，称取0.5g盐酸多巴胺，溶解于10ml去离子水中，加入上述混合溶液中，在暗色条件下连续搅拌24h，反应结束后，将溶液反复洗涤数次，再次分散在去离子水中，得到材料一；
(2)、将得到的材料一在4℃低温下经过离心机18000rpm离心20min，然后在40℃烘箱干燥后，称取40mg材料一在黑暗条件下分散在4ml20mg/ml的芦丁有机溶液中搅拌12h，然后采用18000rpm离心20min，将吸附的芦丁用有机溶液洗涤多次去除，得到材料二；
(3)、将材料二用脂质体挤出机通过孔径分别为400nm和200nm的聚碳酸酯纤维膜，此步骤重复三次，得到成品。
对比例2
(1)、从冷冻鱿鱼中提取天然黑色素聚多巴胺至三角瓶中，再加入乙醇40ml，水90ml，搅拌30分钟后，静置过夜，将溶液洗涤数次，再分散到去离子水中，得到材料一；
(2)、将得到的材料一在4℃低温下经过离心机18000rpm离心20min，然后在40℃烘箱干燥后，称取40mg材料一在黑暗条件下分散在4ml20mg/ml的芦丁有机溶液中搅拌12h，然后采用18000rpm离心20min，将吸附的芦丁用有机溶液洗涤多次去除，得到材料二；
(3)、将材料二用脂质体挤出机通过孔径分别为400nm和200nm的聚碳酸酯纤维膜，此步骤重复三次，得到成品。
采用透射电子显微镜(tem,tjeol6300f,tokyojapan,philip)和扫描电子显微镜(semxl-20,holland,philips)检查了实施例1、对比例1和对比例2的纳米材料形态，如图1所示，tem图像显示实施例1和对比例1为直径约80-120nm的黑色球体，而从图1中c可以看出，天然黑色素分散、聚集性差，所合成的纳米颗粒无定形，因此，与未经过修饰的天然黑色素相比，合成过的天然黑色素聚多巴胺纳米粒子的形状更加规则，基本成球状。
采用brukertensor27ft-irdtgs检测器(yolaetal.2014,tanetal.2011)和分光光度计(jasco，日本)对实施例1、对比例1和对比例2进行红外和紫外-可见吸收，获得产物特性分析，如图2所示，实施例1的紫外吸收光谱，从图2中a可以看出，约240nm和360nm为聚多巴胺的特征峰，约255nm和375nm为芦丁的特征峰，而槲皮素与芦丁同为天然黄酮类药物，其特征峰为260nm和360nm；从图2a中可以看出，实施例1和对比例1的特征峰在295nm和350nm处发生了变化，是槲皮素和芦丁修饰的结果，而对比例2则在230nm和360nm附近出现特征峰，说明其未经表面修饰；图2中b显示，在红外吸收光谱中，聚多巴胺在1622cm-1和1505cm-1处出现了吲哚芳香环上c-c的伸缩振动峰以及吲哚-5，6-醌上c-n较弱的弯曲振动峰，在1040cm-1处为聚多巴胺上c-h面内的弯曲振动峰，实施例1和对比例1的特征峰与聚多巴胺的分子结构相符，而对比例2中的特征峰出现分峰和增强，是因为天然黑色素未经修饰成分较为复杂导致；槲皮素和芦丁标准样品在红外光谱中的特征峰分别为1103cm-1、1514cm-1、3401cm-1和1655cm-1、1600cm-1、3420cm-1，分别归属于＝c-o-c的反对称和对称伸缩振动峰、α，β不饱和酮的c＝o伸缩振动峰和c-h伸缩振动峰，如实施例1的红外吸收结果可知，当槲皮素修饰在天然黑色素合成的聚多巴胺纳米粒子时，同时出现了以上聚多巴胺和槲皮素的特征吸收，但在1040cm-1和1514cm-1处峰的强度降低，是因为槲皮素在修饰的过程中与聚多巴胺之间的π-π作用和化学键的形成所致，对比例1在1600cm-1和3401cm-1处出现特征峰可证明是芦丁对其进行了修饰，对比例2中同样在1500cm-1和1103cm-1处出现了特征峰，正是槲皮素对其进行修饰的结果。
抑菌率测验：将上述菌株分别进行10-1，10-2，10-3，10-4，10-5和10-6梯度稀释，然后，从稀释10-6的溶液中提取150μl的溶液，放入离心管中，然后分别添加实施例1成品(30μg/ml)、对比例1成品(30μg/ml)、对比例2成品(30μg/ml)，未处理的溶液组成空白组，混合后孵育2h，吸收150μl的菌液，在固体培养基上分散24h，培养温度37℃，实验重复了三次。结果如图3所示，经实施例1处理的实验组抑菌效果最高，对大肠杆菌有较强的抑菌活性，与对比例1和对比例2组相比，实施例组显示含槲皮素的天然黑色素合成的聚多巴胺纳米粒子能有效提高药物利用率，显著增强抗菌活性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
1.一种通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料，其特征在于，包括黑色素-槲皮素纳米材料，所述黑色素-槲皮素纳米材料为将天然药物槲皮素通过π-π键和共价键作用修饰在天然聚多巴胺纳米材料表面生成，所述黑色素-槲皮素纳米材料的直径为80-100nm。
2.一种如权利要求1所述的通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料在抗菌纳米材料领域中的应用。
3.一种如权利要求1所述的通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将天然黑色素聚多巴胺加入有机溶液、弱碱性溶液，搅拌成混合溶液，向混合溶液中加入盐酸多巴胺溶液，在暗色条件下连续搅拌反应后反复洗涤数次，再次分散在去离子水中，得到材料一。
(2)向(1)中所述材料一在低温下离心并经过干燥后得中间物，中间物在黑暗条件下分散在天然黄酮类药物有机溶液搅拌，搅拌后离心数次，去除吸附的有机溶液，得到材料二。
(3)将(2)中所述材料二采用挤出将产物粒径均一化，获得成品黑色素-槲皮素纳米材料。
4.根据权利要求3所述的一种通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中天然黑色素从冷冻鱿鱼中提取。
5.根据权利要求3所述的一种通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的弱碱性溶液为碳酸钠、碳酸氢钠和一水合氨中的任一种或多种的混合。
6.根据权利要求3所述的一种通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和(2)中有机溶液中的有机溶剂为乙醇、苯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚或三乙醇胺的一种。
7.根据权利要求3所述的一种通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中天然黄酮类药物为槲皮素、芦丁、黄岑素或黄岑苷中一种。
8.根据权利要求3所述的一种通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中材料一的离心条件为：离心温度为4-6℃，离心转速为18000rpm，离心时间为10-30min。
9.根据权利要求3所述的一种通过修饰天然黑色素作为载体的纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中采用脂质体挤出机将产物粒径均一化，具体步骤为将所述材料二采用脂质体挤出机通过孔径分别为400nm和200nm的聚碳酸酯纤维膜，重复数次。
技术总结