丝素/明胶共混膜的结构与溶解性能的初探

将丝素溶液与明胶溶液按不同共混比在不同条件下进行混合,制备成丝素/明胶共混膜。用环境扫描电镜、红外光谱仪、差示扫描量热分析系统分别测定共混膜的结构与热性能,采用烘干质量法测定共混膜的溶胀率和溶解率。结果表明:丝素与明胶的共混性好,共混膜结构改变,热稳定性好;烘干时间对共混膜的溶胀率和溶解率影响不显著,不同浓度乙醇处理对溶胀率有极显著影响,不同共混比则对溶胀率和溶解率都有极显著影响。     

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。     

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。     

丝胶溶解条件、组分及结构特性的研究

探讨了H_2O、1％SDS高温极短时间抽提丝胶和LiBr、NaSCN、CaCl_2浓溶液溶解丝胶对丝胶的破坏性。用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳法分析了丝胶的肽链组分和分子量,归纳出丝胶含有约25种肽链,它们的分子量约从14000到256000。指出丝胶分子中含有两条肽链通过二硫键连结的结构。     

家蚕丝素的分子量研究

丝素的分子量是丝素结构的重要参数之—.丝素分子量的测定方法有凝胶电泳法、沉淀法、光散射法等.凝胶层析也常被用来测定蛋白质的分子量,本实验是以多孔硅胶—CaCl_2·H_2O·C_2H_5OH体系对家蚕丝素进行研究.测得丝素最大的蛋白质分子量为30.7×10~4.根据色谱图还可以确定丝素蛋白质是由多个组分组成的,除大分子链蛋白质外还含有一些分子量为2—3万的低分子量蛋白质.并将实验结果与国内外有关文献作了比较,基本上是一致的.     

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。     

纳米丝素颗粒药物缓释剂的研制及在治疗小鼠溃疡性结肠炎中的药物控制释放作用

利用天然丝素良好的生物相容性和生物可降解性,制备纳米丝素颗粒作为药物缓释载体。通过磷酸盐缓冲液及乙醇综合处理1 mg/mL丝素蛋白溶液得到颗粒直径比较均匀的纳米级丝素颗粒。电子显微镜下观察到丝素蛋白在pH 8.0的磷酸盐缓冲液作用下其链状胶束结构发生聚集而将药物包裹,自组装形成规则的直径为200～600 nm的球形颗粒,完成与药物的结合,即药物的搭载。在pH 8.0的缓冲液中,单纯柳氮磺吡啶(SASP)药物粉末在1 h左右即将药量的90%释放出来,而加入纳米丝素蛋白的丝素载体药物2 h释放出约60%的药物量,使达到最高药物浓度的时间比单纯药物粉末延长,从而延长药物作用时间,有利于机体对药物的有效吸收利用。将丝素载体药物用于治疗人工诱导小鼠慢性溃疡性结肠炎,结果丝素载体药物治疗组小鼠6～12 h血液药物浓度和结肠组织中的药物浓度降低幅度要低于单纯SASP药物治疗组小鼠,证实了纳米丝素蛋白具有良好的载药、释药功能。     

Ca2+对CdTe量子点复合丝素蛋白凝胶的影响

本实验利用LiBr法溶解丝素并制备其蛋白凝胶,基于CdTe量子点(quantum dots,QDs)本身固有的优良光学性能,通过荧光分光光度计分别测定不加Ca2+时和加入不同浓度的Ca2+时,CdTe量子点与丝素蛋白凝胶复合过程中荧光强度的变化,该实验结果证明CdTe量子点与丝素蛋白凝胶的复合需要Ca2+的介导,并且在一定范围内二者结合强度与Ca2+的加入量呈正相关性.     

采用吡啶三氧化硫制备硫酸化丝素及其抗凝血性能检测

硫酸化丝素是一种新型的蛋白基抗凝血医用材料。以丝素蛋白和吡啶三氧化硫为原料制备可溶性硫酸化丝素。对硫酸化处理不同时间获得的丝素蛋白样品进行红外光谱检测,结果表明用吡啶三氧化硫处理可溶性丝素蛋白2h以上可以将SO42-接枝到丝素蛋白上,当处理时间达到6h后含硫量达到最大值(1.26mmol/g)。将此硫酸化丝素配制成质量浓度为0.8mg/mL的溶液,其抗凝血效果能达到0.06mg/mL肝素钠的抗凝血水平,使血液在1h内不会凝固。该制备方法简单易行,得到的硫酸化丝素的抗凝血效果良好,有望进一步开发成为新型医用抗凝血材料。     

用酶水解结合盐溶解的方法制备丝素肽

以家蚕茧壳为原料,采用胰蛋白酶水解结合盐溶解的方法制备丝素肽。通过单因素试验、正交试验优化蚕丝蛋白纤维脱胶、酶水解、盐溶解和真空冷冻干燥全流程主要工艺条件为:蚕丝蛋白纤维以2.5 g/L Na2CO3+2.5 g/L NaHCO3的混合液脱胶30 min;在脱胶丝素蛋白纤维与8×105U/m L胰蛋白酶液的质量比为1∶100、酶解液pH 7.5、温度50℃的条件下酶解4 h;98℃下用200 g/L CaCl2溶液(浴比1∶120)溶解反应6 min;液态丝素肽在真空度60~70 k Pa条件下,进行-42℃3 h→60℃5 h→70℃4 h分段式真空冷冻干燥。在此工艺条件下,丝素蛋白的水解度为19.7%,获得的丝素肽样品呈粉末状,颜色洁白,无异味,可溶性指数接近100%,具有较好的商品性能与应用性能。     

腈纶织物接枝丝素蛋白的工艺条件及服用性能研究

用具有良好生物相容性的丝素蛋白接枝改性化纤织物,可增加其服饰的舒适度。研究了以100%聚乙烯醇缩水甘油醚(PVAGE)作为交联剂,在碱减量腈纶织物表面接枝丝素蛋白的工艺及接枝率对服用性能的影响。采用单因素法研究接枝的最佳工艺条件为:100%PVAGE质量浓度27.62 g/L,接枝温度100℃,接枝时间20 min,丝素蛋白质量浓度2.0 g/L。对在上述工艺条件下接枝后的碱减量腈纶织物进行红外光谱表征,结果显示丝素蛋白已接枝到织物上,并有β-折叠结构产生。随着接枝率的升高,织物的白度基本没有变化,回潮率有较大幅度增加,抗静电性能也大幅度提高,但抗褶皱弹性有所下降。     

自组装方法制备丝素微球及其结构与性能表征

为了简化丝素微球的制备方法及保证丝素微球作为药物缓释载体的安全性与结构稳定性,以丝素蛋白为原材料,采用自组装方法并调节丝素蛋白溶液浓度、冷冻温度、异丙醇添加量等条件,制备粒径在0.4~1.3μm之间的丝素微球。扫描电子显微镜(SEM)下观察制备的丝素微球呈规则的球状结构,球面光滑,粒径分布较为均匀;采用红外光谱仪(FT-IR)和热重分析仪(DTG)测试自组装后丝素微球的分子构象已发生转化,β-折叠结构含量明显增加,并具有较好的热稳定性。研究结果表明,丝素蛋白溶液浓度、冷冻温度、异丙醇添加量对丝素微球的形态结构有影响,可以通过自组装方法制备出粒径可控,结构和性能稳定的丝素微球,并有望开发为药物缓释载体。     

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/戊二醛对脆弱丝绸织物加固的工艺条件研究

采用丝素蛋白和交联剂戊二醛作为加固脆弱丝绸织物的材料,通过正交试验,研究了丝素蛋白和戊二醛的质量浓度、浸渍时间等因素对脆弱丝绸织物断裂强度、断裂伸长率、增重率、回潮率、色差、硬挺度等的影响,得出较优的加固处理工艺方案:丝素蛋白质量浓度为5 g/L,戊二醛质量浓度为0.05 g/L,在丝素蛋白溶液中的浸渍时间(t1)为40 min,戊二醛中的浸渍时间(t2)为60 min。在此工艺条件下,丝素蛋白/戊二醛对脆弱丝绸织物的加固效果明显,而且手感和外观较好。可利用该方法及工艺对丝绸文物进行加固保护。     

冷冻干燥丝素粉末的性质

对丝素溶液经冷并干燥制得的丝素粉末的性质进行的研究表明,丝素溶液经冷冻干燥得到的丝素粉末易溶解于水,得到的溶液同一般丝素溶液一样能形成丝素凝胶和丝素膜,但丝素膜的强度有下降趋势,伸长度有增加趋势。对丝素粉末进行高温高湿处理后,丝素粉末的溶解性下降,溶解丝素粉末制得的丝素膜的强度、伸长度下降。     

丝素蛋白/琼脂糖水凝胶的制备及性能研究

本研究利用丝素蛋白与不同浓度的琼脂糖混合的方法,制备成丝素蛋白/琼脂糖混合水凝胶,这种多孔结构的水凝胶,硬度最高可达1 050g,吸水溶胀率可高达700%,表明琼脂糖/丝素蛋白混合水凝胶具有良好的结构和力学性能,可以用于载药、皮肤敷料、骨组织再生等领域的进一步研究。     

纳米TiO2改性丝素复合膜的研究

为了进一步改善丝素蛋白膜的结构性能,用溶胶凝胶法制备了不同比例纳米TiO_2改性的丝素蛋白复合膜。对生成的纳米粒子进行粒径分析表明,成膜前后纳米粒径约为80nm左右。对丝素膜的结构和热性能用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA和DTG)进行表征：XRD测试结果表明,随着纳米TiO_2的加入,复合丝素膜的结晶结构从SilkⅠ向SilkⅡ转化;SEM测试结果表明,TiO_2能与丝素形成较好的键合;TGA和DTG测试表明,复合丝素膜的热转变温度较之于纯丝素膜有所提高。     

木瓜蛋白酶对丝素蛋白的降解作用研究

丝素蛋白具有良好的生物相容性及降解性,被广泛地用于生物材料。本研究以废蚕茧为原料,通过脱胶、溶解、透析、浓缩等步骤制备了丝素蛋白溶液,再用木瓜蛋白酶降解丝素蛋白,利用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS－PAGE）进行丝素蛋白多肽的鉴定,探讨pH、温度及酶活等因素对木瓜蛋白酶降解丝素蛋白影响。结果表明：在pH8～9、温度60～70℃,木瓜蛋白酶的活性为20～25 U时丝素蛋白水解效果较好,酶的作用时间越长效果越好。本研究为开发丝素蛋白在食品、化妆品中的提供了基础。     

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。     

转基因蚕丝丝素膜的制备与性能表征

以转入蜘蛛丝蛋白基因的转基因家蚕的蚕丝为材料,用普通的流延成膜法即可将转基因蚕丝丝素溶液制备成丝素膜。以分别加入或未加入1%甘油的转基因蚕丝丝素膜和普通蚕丝丝素膜作为测试样品,通过傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)及机械性能测试和扫描电子显微镜(SEM)观察等手段表征转基因蚕丝丝素膜的结构与性能变化。与含1%甘油的普通蚕丝丝素膜比较,含1%甘油的转基因蚕丝丝素膜仍旧含有较多的无规卷曲和α螺旋结构,膜的表面较为粗糙,水蒸气透过量增加了15%~20%,水中溶失率略有增加(为22%),应变增加了1倍左右(为38.5%),耐久性也更优(为164次±11次)。此外,转基因蚕丝丝素膜和普通蚕丝丝素膜与1%甘油共混后,膜的结构和性能均得到明显改善。研究结果表明,含蜘蛛丝蛋白的转基因蚕丝丝素膜的结构较松散,表面孔隙变大,力学性能改善,更具有作为生物医用材料应用的优势。