不同脱胶方法对再生丝素膜降解性的影响

再生丝素材料的降解性是决定其应用价值的重要参数之一,影响再生丝素材料降解性的因素涉及再生丝素材料加工的各个阶段,其中蚕丝脱胶是再生丝素材料制备的最初阶段。采用酸法脱胶和碱法脱胶对蚕丝进行脱胶后制备再生丝素膜,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重分析等对再生丝素膜的结构、物理性能和降解性能进行表征,从而探讨蚕丝脱胶对再生丝素材料降解速率的影响。结果显示：相对于碱法脱胶,酸法脱胶对再生丝素蛋白分子质量的破坏较小,所制备的再生丝素膜具有更好的力学性能,而且降解速率更慢。这为通过采用不同脱胶方法调控再生丝素材料的降解性能提供了参考依据。     

促细胞生长再生复合丝素蛋白电纺丝非织布的性能

利用家蚕丝素蛋白独特的力学和生物学特性,以电纺蚕丝纤维为载体,通过加入含有细胞粘附构型肽段(TGRGDSPAS)8的纯化细胞粘连性蛋白,改善丝素蛋白在促细胞生长方面的生物学功能。红外光谱检测表明,加入10%的细胞粘连性蛋白并不会明显影响丝素蛋白电纺丝的α-螺旋和β-构象,细胞培养试验中也表现出促进细胞增殖的作用,其活性细胞数目较单纯丝素蛋白纤维上的活性细胞增加,约为1.5×104cm-2,并对细胞形态没有影响。电镜扫描显示,以加入10%细胞粘连性蛋白后的电纺蚕丝纤维直径仍呈均匀分布状态。依据研究结果认为,以加入细胞粘连性蛋白的再生复合丝素蛋白电纺丝非织布纤维作为生物医学材料,具有更加良好的应用前景。     

不同溶解体系的丝素蛋白分子质量及对再生丝素膜性能的影响

为了便于根据不同丝素蛋白制品开发要求控制丝素蛋白的分子质量,用SDS-PAGE电泳方法检测不同溶解体系制取丝素蛋白的分子质量,并对不同分子质量丝素蛋白制备的再生丝素膜进行傅里叶红外光谱(FTIR)、热重(TGA)、微商热重(DTG)和热水溶失率等结构与性能的测试。SDS-PAGE检测结果显示,在LiBr-CH3CH2OH-H2O、Ca(NO3)2-CH3OH-H2O和Na-SCN-H2O溶解体系中的丝素蛋白分子质量较高且分布广;在CaCl2-CH3CH2OH-H2O和LiBr-H2O溶解体系中的丝素蛋白分子质量较低。FTIR、TGA、DTG和热水溶失率测试结果显示,低分子质量丝素蛋白溶液在成膜时较难形成α-结构和β折叠结构;而高分子质量丝素蛋白溶液在成膜时则较容易转变形成这2种结构。     

静电纺丝素蛋白与无机物复合纳米材料的研究进展

利用静电纺丝技术制备再生丝素纳米纤维具有高比表面积、高孔隙率以及良好的生物相容性的优势,所以广泛应用于生物材料和组织工程等领域。单一的再生丝素纳米纤维脆性大,力学性能差,而采用由不同的无机粒子或合成高聚物与丝素共混制备复合纳米纤维可以极大地改善单纯使用一种材料的适应性,并且使复合纤维同时具备多种优势。本文综述近年来国内外静电纺丝制备再生丝素与无机粒子或合成高聚物复合纳米纤维的研究现状,旨在为提高丝素纳米纤维的综合性能,拓展其应用。     

用丝蛋白加工的创伤覆盖膜

一般生物体受到创伤，都有自愈能力，对烧伤创口只要覆上柔软而刺激性小的材料，并防止病菌感染，即能促进其自愈能力。以往人们曾用猪以作为创面覆盖材料，但效果不一定理想，究其原因，覆盖材料应是具备刺激性小，能紧贴创面又不会产生杂菌感染的材料。另外，在患者活动躯体时，能与创面的伸缩相配合的柔软材料，作为天然结昌性蛋白纤维的生丝，过去之所以用作手术缝线，是因为它对创口刺激小而又不会导致炎症，从这一观点出发，人们开展了以生丝为素材的创伤覆盖膜的研究，非结晶性丝素膜的研制方法是以蚕茧，生丝，废丝为原料，通过碱水烧煮，除胶，然后获得丝蛋白纤维，再用氯化钙等中性盐进行溶解，使之成为丝素液，再置于水中透析，脱盐，成为丝素水溶液，然后浇注在玻璃或塑料膜上干部，即成为创伤覆盖膜。对实验动物小白鼠身上的真皮切割后，将丝素膜附于创面上，覆盖膜充分吸收有愈伤作用的浸出液而变软，这有利于创面的恢复。另一方面，紧贴于创面的覆盖膜发生溶争，覆盖膜上的浸出液也通过蒸发，在创面上形成自愈伤痂，这有助妻创面的不受擦伤与防止病菌的感染，总之，以生丝为原料，开发创伤覆盖膜，是大有前途的。     

多孔转基因丝素支架的制备及性能测试

以2种融合了蜘蛛丝蛋白的转基因蚕丝为材料制备转基因丝素支架,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及压缩测试等方法表征转基因丝素支架的结构与性能变化。结果表明,转基因丝素支架的横截面以蜂窝状多孔结构为主,易于细胞的黏附和生长;再生丝素蛋白结构发生变化,β折叠结构含量提高了16.14%;力学性能得到改善,压缩模量和抗压强度分别提高了24.49%和38.11%。体外细胞培养验证了转基因支架材料生物相容性良好,对细胞增殖没有显著影响,是一种更理想的肌骨组织修复医用备选材料。研究证实了转基因蚕丝应用于再生丝素材料的可行性,为组织工程材料开发提供了新的方向。     

丝素的多功能开发与应用

丝素又名丝心蛋白,占整个茧丝纤维的2/3,蚕儿吐的茧丝在脱去包裹在外层的丝胶后,即得丝素.丝素纤维在缫丝厂根据生产纤度的要求,数根合并为一根生丝.尽管丝胶和丝素的氨基酸组成类别基本相同,但丝胶是水溶性的,丝素是非水溶性的,因此用作纤维素材的是丝素,丝胶在制丝加工过程中被脱出,是丝绸厂废水的主要成分.丝素主要由侧链较小的甘、丙、丝氨酸组成,此外还含有一些大侧链酪、缬、脯等氨基酸.经检测,组成丝素的18种氨基酸中,包含了8种人体必需的氨基酸,其二级结构呈β-折叠片层,多肽链呈锯齿状,反平行式β-折叠片层平行堆积成多层结构,截面积呈角圆的三角形.     

再生丝素蛋白/细菌纤维素复合膜的制备及发酵培养条件优化

将再生丝素蛋白加入生产细菌纤维素的发酵液,以木醋杆菌(Acetobacter xylinum)进行静置发酵,利用发酵过程中的较高酸性环境(pH3.4),使菌株产生的纤维素残基(—OH)与丝素蛋白的残基(—COOH、—NH2)原位聚合,制备新型生物医学材料再生丝素蛋白/细菌纤维素(SF/BC)复合膜。通过单因素试验确定最佳发酵培养时间为10 d,并进一步通过正交试验优化发酵培养基配方为80 g/L果糖、10 g/L酵母粉、2.0 g/L无水硫酸镁、1.0 g/L柠檬酸、10 g/L磷酸氢二钠、30 g/L磷酸氢二钾,培养基初始pH为6.8。在此培养条件下SF/BC复合膜干膜的产量为1.871 5 g/L。扫描电子显微镜观测SF/BC复合膜中细菌纤维素纤维间因丝素蛋白的引入,使得纳米纤维间的孔径增大,而内部含水率也将随着孔径的增大而增加,说明丝素蛋白的引入改善了单一细菌纤维素膜在孔径、含水率等方面的性能,同时也改进了单纯丝素蛋白膜在亲水性、机械性能等方面的不足。     

用对苯二甲酰氯进行丝素蛋白的化学接枝改性研究

为改善丝素膜的性能,用对苯二甲酰氯(DB)作改性剂对丝素蛋白进行了接枝改性。研究了对苯二甲酰氯加入量以及不同温度下成膜等对接枝产率的影响。通过傅里叶红外光谱(FTIR)测试表明,对苯二甲酰氯与丝素形成共价结合;万能电子强力仪检测表明,改性后的丝素膜其力学性能有较大的改善,当接枝率为6.8%,丝素膜断裂强度可达42.5 MPa,断裂伸长率可达5%。     

家蚕膨松丝的聚集态结构研究

采用Ｘ射线衍射分析法、双折射法、声速模量法等测试方法，研究家蚕膨松丝的聚集态结构。测定结果表明家蚕膨松丝中丝素纤维的结晶度和取向度均低于普通生丝。这２种真丝材料的力学性能差异，主要由它们的聚集态结构不同而引起的，对真丝材料的力学性能起着决定性影响的最主要的基本结构因素是丝纤维大分子的取向程度，而材料的结晶度对其力学性能的影响不是主要因素。用圆二色光谱研究家蚕膨松丝的丝胶分子构象表明，它的无规卷曲结构多于普通生丝，而β结构含量较低，这是家蚕膨松丝的丝胶具有良好的膨润溶解性的主要原因     

不同结构丝素蛋白对羟基磷灰石结晶的调控作用

探讨不同结构丝素蛋白对羟基磷灰石结晶的影响,可为羟基磷灰石/丝素蛋白复合材料应用于骨组织工程支架材料的研究提供依据。用中性盐水解的方法获得以无规卷曲结构为主的丝素蛋白(SF),再经乙醇处理得到具有β-折叠结构的丝素蛋白(ALSF)。以两种不同结构的丝素蛋白作为羟基磷灰石(HA)沉积的有机模板,通过共沉淀的方法获得HA/SF和HA/ALSF复合粉末。利用红外吸收光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等对复合材料样品进行检测和分析表明,2种丝素蛋白均对HA晶体的形核和生长产生影响,但不同结构丝素蛋白调控生成的复合材料其形貌和结晶尺寸有所不同。     

冷冻干燥对丝素蛋白凝胶结构的影响

为了探讨冷冻干燥对丝素蛋白凝胶结构的影响,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究了丝素凝胶在冷冻干燥前后二级结构的变化。发现在冷冻干燥过程中,丝素蛋白中分子链内β-折叠结构含量增加,分子链间β-折叠结构含量减少,并有部分无规卷曲结构转变为β-折叠结构;但冷冻干燥前后总的β-折叠结构含量变化不大。     

纳米TiO2/丝素复合膜与普通丝素膜的分子构象差异成因分析

在制备纳米TiO2 /丝素复合膜的基础上 ,以普通丝素膜作对照 ,进行了原子力显微镜观察 (AFM)、扫描电子能谱分析 (EDS)和差热分析 (DSC)。复合膜比普通丝素膜有明显的凹凸 ,纳米TiO2 以粒径 5 0nm均匀分散 ,无明显团聚。复合膜的结晶度高于普通丝素膜 ,吸热最高峰温度高于普通丝素膜 2 8℃。加入TiO2 有利于增大丝素膜中结晶区的比例 ,促进丝素无规卷曲构象 β 折叠构象的转化。     

磺酸化丝素蛋白的二级结构及免疫原性研究

以丝素蛋白为原料,采用偶氮盐法进行修饰获得磺酸化丝素蛋白。利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FT-IR)仪获取磺酸化丝素蛋白及不同有机溶剂处理后的样品光谱,通过傅里叶自退卷积、二阶导数及曲线拟合方法测算磺酸化丝素蛋白各二级结构比率的变化,并对其免疫原性进行动物试验分析,探讨磺酸化丝素蛋白在医学组织工程的应用价值。冷冻干燥得到的磺酸化丝素蛋白二级结构β-折叠、无规卷曲、α-型、β-转角的比率依次为10.97%±1.32%、59.92%±2.72%、17.50%±2.13%、11.61%±1.17%。磺酸化丝素蛋白经不同种类有机醇溶剂处理后,诱导二级结构变化的速度不同,并随着处理时间的延长,诱导磺酸化丝素蛋白结构改变的速率减缓。经有机醇溶剂处理后,二级结构中的无规卷曲转变成SilkⅠ型的α-型,然后转变成较稳定的SilkⅡ型的β-折叠,且在不同溶剂中无规卷曲和α-型间可相互转化。通过小鼠脾细胞(T、B细胞)的刺激反应性试验发现磺酸化丝素蛋白的免疫原性低。研究结果表明,磺酸化丝素蛋白具有较低免疫原性以及其二级结构可以通过有机醇类进行调节的特点,有望开发成为一种生物相容性优良、可降解吸收的组织工程及药物缓控释材料。     

丝素蛋白吸附金属离子的性能及其机理的研究

丝素蛋白是蚕丝的主要组成部分,具有较好的吸湿性、透气性、吸附性等。而现今人类生活环境中存在较多的有害金属离子,因此拓展丝素蛋白吸附金属离子的用途具有重要的意义。本文在前期研究已证实丝素蛋白具有较好的吸附重金属离子能力的基础上,进一步测定分析了不同状态下的丝素蛋白（溶液状、凝胶状、粉末状）对金属离子（以锌为例）的吸附作用,探讨了丝素蛋白二级结构的变化,阐明了丝素蛋白吸附金属离子的机理。结果显示：丝素蛋白吸附锌离子时,氢元素与氧元素参与了其反应,而氮元素也可能参与了反应,丝素蛋白肽链上的-OH、-CO-NH-以及-NH2与Zn2+通过配位键形成了配合物;且丝素蛋白β-折叠增加而无规卷曲减少,丝素蛋白与Zn2+形成的配合物具有更稳定配位结构;同时pH对该配位反应过程也存在一定的影响。     

丝素/纳米SiO2凝胶共混膜的制备及性能测试

为了改善丝素膜作为医用材料的物理性能,以丝素和纳米SiO2为基材,乙醇为溶剂,制备不同质量比的丝素/纳米SiO2凝胶共混膜。对丝素/纳米SiO2凝胶共混膜的微观形态与结构进行表征:共混膜表面呈凹凸状,横截面为多层次的网络状结构,丝素蛋白分子主要为β-折叠结构。对不同质量比丝素/纳米SiO2凝胶共混膜的物理性能进行测试:当丝素与纳米SiO2共混质量比为80∶5时,共混膜的断裂强度最大,为94.86 MPa;当共混质量比为80∶3时,共混膜的断裂伸长率最大,为55.20%;共混膜的溶胀度和热水溶失率与纳米SiO2含量成反比,而透气性随着纳米SiO2含量的增加呈先上升后下降的趋势。测试结果表明,在天然高分子材料丝素溶液中加入具有补强增韧功能的纳米SiO2制备的共混膜,更接近优良人工皮肤材料的物理性能特征,丝素与纳米SiO2的共混质量比以80∶3和80∶5为宜。     

丝素蛋白膜作为葡萄糖氧化酶载体的研究

采用戊二醛共价交联法将葡萄糖氧化酶（GOD）固定在丝素膜上，探讨了酶的固定化方法，研究了固定化酶膜的动力学性质，并与包埋法制备的酶膜进行了比较。共价法可获得高活力的酶膜（534u／cm2），固定化过程中使用甲醇或戊二醛处理对酶活力有轻微影响。固定化GOD最适pH值向中性偏移（pH7．0），最适温度为50℃，热稳定性提高，表观米氏常数比溶液酶降低，酶膜的贮存稳定性良好。     

纳米TiO2/丝素蛋白多孔材料的结构和性能

将不同配比的纳米TiO2加入到丝素溶液中,经过冷冻干燥,得到纳米TiO2/丝素蛋白多孔材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)对材料进行了表征及溶失率的测试,结果表明:纳米TiO2/丝素多孔材料的内部孔为不规则的多角形,且孔与孔相互贯通,平均孔径为22~68μm,孔隙率为85%~92%;随着纳米TiO2加入量的增大,丝素蛋白的结晶结构从silkⅠ向silkⅡ构象转变,在水中的溶失率明显下降。     

丝素蛋白在胶凝时的分子结构、结晶性的探讨

丝素溶液在一定条件下发生胶凝作用,当调节ｐＨ值至等电点附近（ｐＨ４５）即会快速胶凝。由圆二色光谱可知,丝素结构从液态时的无规卷曲转化为凝胶态时的β构象,其干胶粉末经红外吸收光谱证实为β构象。经热分析和Ｘ射线衍射分析可知,丝素凝胶具有较高的结晶性。丝素的结晶部分是由Ｇｌｙ,Ａｌａ,Ｓｅｒ,Ｔｙｒ等氨基酸（其中Ｇｌｙ、Ａｌａ占８３６４％）组成,由于分子间形成氢键和结晶等而使丝素溶液成为稳定的凝胶。