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。     

盐类对丝素溶解效应的研究

用０．５％Ｎａ２ＣＯ３溶液对茧层进行不同时间的脱胶试验,结果表明：０．５％Ｎａ２ＣＯ３溶液煮沸１ｈ对茧丝脱胶效果较好,可达２７．２％;将脱胶后的丝素烘干,用ＣａＣＩ２、ＭｇＣＩ２、ＺｎＣＩ２三种不同的氯化物控制在６０℃、８０℃和１００℃不同的恒温下,每种药品均配成３０％、４０％、５０％、６０％四种不同浓度分别处理０．５ｈ、１ｈ、１．５ｈ,经分析比较得知ＺｎＣＩ２对丝素溶解性能最好,其次为ＣａＣＩ２     

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。     

辐射灭菌对丝素蛋白材料性能的影响

本文探讨了辐射剂量为10、15、20和25kGy的γ射线辐射灭菌对丝素蛋白膜和丝素海绵膜的力学性能和结构的影响。结果显示：采用此剂量的辐射灭菌增加了纯丝素膜的断裂伸长率和丝素海绵膜的弹性模量（p〈0．05）,丝素材料的主链结构和热稳定性能没有明显变化。25kGy以下辐射剂量对丝素海绵材料力学性能的影响明显小于常用的高压蒸汽灭菌方式,可以作为丝素材料辐射灭菌的剂量参考。     

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。     

纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜的体外降解性能

为改善丝素蛋白膜的生物活性功能,通过冷冻干燥的方法制备了纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜,并在人体模拟体液(simulated body fluid,SBF)中进行了体外降解试验。测试结果表明:纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜具有较好的平均孔径和孔隙率,分别为22~53μm和86%~92%;降解20 d后,孔洞界限逐渐被破坏,复合多孔膜的失重率增大到35%以上;降解后多孔膜的结晶度有大于降解前的趋势;在多孔膜的内壁有羟基磷灰石的生成,具有很好的生物活性。据此认为,采用冷冻干燥法制备的纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜,有望进一步开发成为软骨替代材料或创面涂敷材料。     

丝素蛋白对重金属离子吸附性能的研究

丝素蛋白是蚕丝的主要组成部分,拓展其用途具有重要的意义。本文对不同状态下的丝素蛋白(溶液状、凝胶状、粉末状)对重金属离子(以铜、锌、铅为例)的吸附性能进行了研究。结果显示:在单一离子实验中,溶液状对于锌离子的吸附能力最强,最高可吸附33.3%;而凝胶状和粉末状则对于铜离子的吸附能力最强,最高分别为18.6%和11.7%;在混合离子溶液中,丝素蛋白对金属离子的吸附规律基本与单一离子溶液一致,且吸附量也相近。     

聚乳酸/丝素共混膜的药物释放性能研究

使用聚乳酸对丝素蛋白膜进行改性,制备聚乳酸/丝素共混膜,期望改善丝素蛋白膜作为药物载体的药物释放效果。首先研究聚乳酸含量对共混膜断裂强力和溶失率的影响,接着以染料罗丹明B作为小分子模型药物,将共混膜作为药物载体,对其药释性能进行研究,并使用药释动力学模型对实验数据进行拟合,最后探讨药物的用量以及膜厚度等因素对共混膜的药释性能影响。结果表明,聚乳酸的加入能够显著地提高丝素蛋白膜的断裂强力,降低其溶失率;聚乳酸/丝素共混膜对供试药物罗丹明B具有较好的缓释性能,释放过程属于菲克扩散模型;适当增加药物罗丹明B的用量可以有效提高共混膜的药物释放速率,而共混膜厚度的增加则可抑制药物的释放速率。     

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。     

甘油和戊二醛对丝素膜性能的改良效果

为改善丝素膜的使用性能,在丝素溶液中添加甘油和戊二醛后制膜,探讨利用甘油的吸湿性能和戊二醛的交联作用对丝素膜性能的改良效果。结果表明:添加甘油的丝素膜持水性增强、耐水性能和相对伸长大幅度提高;戊二醛可以弥补添加甘油引起的丝素膜拉伸强度的下降。甘油和戊二醛的添加的质量分数分别为0.5%和0.2%时所制成的丝素膜质地湿润、光滑、柔软而富有弹性,其综合性能指标优于表面经80%甲醇处理的丝素膜。     

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。     

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。     

家蚕丝素固定化葡萄糖异构酶的制备方法及其理化性质

脱胶蚕丝用稀碱溶液处理后制成多孔的碱化丝素 ,分别经物理吸附和戊二醛交联方法制得固定化酶Ⅰ和Ⅱ。每克固定化酶Ⅰ的总活力为 791 0 4U ,活力回收率为 5 2 0 6 % ,活力表现率为 72 2 7% ;每克固定化酶Ⅱ的总活力为 811 39U ,活力回收率为 5 3 6 7% ,活力表现率为 72 97%。蚕丝经高浓度氯化钙溶液溶解、脱盐等处理后制成丝素粉末 ,经吸附后用戊二醛交联固定了葡萄糖异构酶 ,制成固定化酶Ⅲ。每克固定化酶Ⅲ的总活力为 84 4U ,活力回收率为 5 5 2 7% ,活力表现率为 72 4 2 %。经对固定化酶性质的研究表明 :碱化丝素和丝素粉末均能较好地固定葡萄糖异构酶 ;最适温度比游离酶升高了 15℃ ;最适pH没有变化 ,有较强的抗蛋白质变性剂 (8mol/L尿素溶液中的活力在 80 %以上 )能力 ;各固定化酶的Km值在 4× 10 -2 ～ 5× 10 -2 mol/L范围内。实验还发现Co2 + 和Mg2 +离子为固定化酶的激活剂 ,Fe3 + 和Ca2 + 离子为抑制剂。     

家蚕丝素固定化链霉菌的生物化学特性

脱胶蚕丝经不同处理制得多孔碱化丝素和丝素粉末 ,采用吸附和戊二醛交联法将链霉菌 (StreptomycesflavovirensA8)固定 ,制得不同的固定化链霉菌 (Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ )。实验结果表明 :其固定化链霉菌Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的米氏常数分别为Km1=2 4 0 73× 10 -2 mol/L ,Km2 =2 5 36× 10 -2 mol/L ,Km3 =2 772 3× 10 -2 mol/L ,而游离链霉菌的Kmf 为2 3715× 10 -2 mol/L ;固定化链霉菌Ⅰ的酶活力半衰期在 6 4d以上 ,固定化链霉菌Ⅱ和Ⅲ的半衰期最长达 6 8d ;固定化链霉菌对尿素有较强的抵抗能力 ;Co2 + 、Mg2 + 对链霉菌葡萄糖异构酶有激活作用 ,而Fe3 + 和Ca2 + 是葡萄糖异构酶的抑制剂。     

不同温度下环氧化合物与丝素蛋白作用形成的凝胶结构

用氨基酸分析、热分析以及溶解法分析了丝素蛋白与环氧化合物(PGDE)在不同反应温度下形成的凝胶的微观结构。结果表明:在较高温度下形成的凝胶(CFG),其丝素蛋白上的酪氨酸(Tyr)、组氨酸(His)和赖氨酸(Lys)与PGDE发生了交联,热分解峰出现在299.4℃,难溶解。CFG形成了环氧化合物与丝素蛋白大分子交联的三维网络结构。而在冰点以下形成的凝胶(PFG),其丝素蛋白没有发生交联反应,热分解峰出现在294.7℃,较容易溶解。PFG具有丝素分子之间氢键结合的三维网络结构。     

蚕丝蛋白带电荷数的研究

蚕丝蛋白在不同pH介质中的带电荷数对蚕丝织物染色、接枝改性等具有重要影响。采用蚕丝蛋白中极性氨基酸残基的电离常数计算了家蚕丝素蛋白、丝胶蛋白和柞蚕丝素蛋白所带电荷数与介质pH变化的关系,并通过测定蚕丝蛋白带电荷数与其丝绸试样对阴离子染料(活性艳蓝X-BR 140%)和十六烷基三甲铵吸附量的变化进行了验证。结果表明:家蚕丝素蛋白和丝胶蛋白在pH1～3时带正电荷、pH4～14时带负电荷,柞蚕丝素蛋白在pH1～4时带正电荷、pH5～14时带负电荷,家蚕丝素蛋白、丝胶蛋白和柞蚕丝素蛋白的等电点分别为3.6、3.3、4.2;家蚕丝素蛋白和丝胶蛋白的电荷急剧变化的区域在pH3～5和pH9～11,柞蚕丝素蛋白的电荷急剧变化的区域在pH2～4和pH9～11;家蚕和柞蚕丝蛋白在不同带电荷数时对阴离子染料和十六烷基三甲铵吸附量的实验值和理论值基本一致,蚕丝蛋白带电荷数随pH变化的理论计算结果可靠。     

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。