CN103271835B - 一种丝素蛋白纳米晶及其制备方法 - Google Patents

一种丝素蛋白纳米晶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种丝素蛋白纳米晶及其制备方法，该方法包括以下步骤：包括：1)预处理；2）化学水解；3）机械处理三个步骤。该方法将预处理过的蚕丝原料通过无机酸水解的手段得到了分散良好，尺寸均一的丝素蛋白纳米晶悬浮液，并且得到的纳米微球直径为100±50nm。本方法利用的资源成本低，合成过程工艺简单并且绿色无污染，所得产品绿色环保。

Description

一种丝素蛋白纳米晶及其制备方法
技术领域
本发明涉及丝素蛋白纳米晶及其制备方法，属于高分子化学、纳米材料、蛋白质领域。
背景技术
蚕丝作为一种天然纤维蛋白，是人类最早利用的天然蛋白之一，自古以来一直收到人们的青睐。它是一种从蚕丝中提取的蛋白质，具有很好的生物相容性，能制备成膜，凝胶等多种形态的材料，由于它独特的理化性能以及良好的机械性能，成本低，来源广泛，可回收性强，目前丝素蛋白材料在食品、医学、生物材料等领域被广泛应用。丝素蛋白纳米晶已经成为当前高分子研究领域的一个热点，并且具有广阔的应用前景。
中国发明专利（CN243059C）中，公开了一种丝素纳米颗粒的制备方法。该专利中通过向脱胶蚕丝溶液中加入乙醇、甲醇等变性剂，使丝素蛋白变性沉淀，得到丝素蛋白纳米微球。该专利是通过有机溶剂作为变性剂使用，可能造成丝素蛋白的生物相容性降低，具有局限性。
发明内容：
本发明的目的是提供一种丝素蛋白纳米晶，该球状丝素蛋白纳米晶直径为100±50nm。
本发明的另一目的是提供生产该丝素蛋白纳米晶的制备方法。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
一种丝素蛋白纳米晶，该丝素蛋白纳米晶体为球状纳米颗粒，微球直径为100±50nm。
上述丝素蛋白纳米晶的制备方法,该方法包括以下步骤:
包括：
1)预处理；
（1）蚕丝脱胶：取10g蚕丝放入煮沸的蒸馏水中，再加入无水碳酸钠和蒸馏水，无水碳酸钠质量为蚕丝质量的0.1-2倍，蒸馏水质量为蚕丝质量的10-50倍，煮60～90分钟后，再用蒸馏水清洗干净；
（2）将洗净后的脱胶蚕丝，加入蒸馏水，其中蚕丝占总重量百分比为1%～30%，浸泡0.5-24小时后，倒入球磨机内碾磨1-10次，每次1-15分钟，将得到的原料放入37℃烘箱内烘干；
2）化学水解；
（1）向预处理后的蚕丝原料中加入1～50倍重的无机酸，于20～80℃下水解30～90分钟，加入无机酸的1～10倍重蒸馏水稀释，形成悬浮液。
（2）将悬浮液转移到截留分子量为7000～14000的透析袋中，透析48～72小时，直到溶液pH在6～8；将透析好的溶液转移到离心管中，离心分离1～8次，转速1000～12000rpm，每次5～15分钟，得到丝素蛋白纳米晶悬浮液；
3）机械处理：将上述得到的丝素蛋白纳米晶悬浮液通过机械方法处理，得到尺寸均一的丝素蛋白纳米晶悬浮液。
所述化学水解中所述水解剂选用浓度为40%～80%的硫酸、盐酸、磷酸、双氧水、高锰酸钾中的一种或几种的混合。
所述机械方法处理包括以下步骤：
（1）超声处理：将离心处理后的悬浮液在0℃～10℃冰浴条件下超声1～30次，超声频率为100～800HZ，每次1～15分钟；
（2）高压均质化：将上述超声处理后的悬浮液在150～300MPa 下以70～180ml/min的速率通过高压均质化器1～20次。
本发明相比现有技术具有如下优点：
1、本发明将预处理过的蚕丝原料通过无机酸水解的手段制备得到的丝素蛋白纳米晶悬浮液，工艺简单，产量较高，丝素蛋白纳米微球形状规则均一。
2、本方法制备得到了分散良好，尺寸均一的丝素蛋白纳米晶悬浮液，并且得到的纳米微球直径为100±50nm。
3、本方法的合成过程无需加入任何引发剂、交联剂、表面活性剂等，生产成本低，操作简单，利用的资源成本低并且绿色无污染，所得产品绿色环保。
4、本方法制备得到的丝素蛋白纳米微球粒径为100±50nm，分散性好，不易粘连，可以应用于化妆品等以及可以作为药物、基因等物质的载体。
附图说明：
图1为实例11 得到的原子力显微镜下的丝素蛋白纳米晶。
其微球的直径为80nm-100nm。
具体实施方式: 
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1 
预处理：向10克蚕丝原料加入去离子水400毫升，并且加入2克无水碳酸钠，放入温度为100℃水浴锅中，煮90分钟，再用蒸馏水清洗干净；
将煮好的蚕丝加入蒸馏水（配置蚕丝的重量百分比浓度为15%）中，浸泡12小时后，倒入球磨机内碾磨5次，每次10分钟，将得到的原料放入37℃烘箱内烘干24小时。
实施例2 
   化学水解：将1克实施例1的脱胶蚕丝样品加入50毫升磷酸溶液(质量浓度为75%)，加热温度35度，水解1小时，加入50毫升蒸馏水稀释，然后将水解溶液转移到截留分子量为12000的透析袋中，透析72小时至溶液PH=7。将透析好的溶液转移到离心管中，离心分离1次，离心机转速12000rpm，离心10分钟，得到丝素蛋白纳米晶悬浮液。
实施例3
化学水解：将2克实例1的脱胶蚕丝样品加入30毫升磷酸溶液(质量浓度为75%)，加热温度30度，水解1小时，加入60毫升蒸馏水稀释，然后将水解溶液转移到截留分子量为12000的透析袋中，透析至溶液PH=7；将透析好的溶液转移到离心管中，离心分离5次，离心机转速12000rpm，每次8分钟，得到丝素蛋白纳米晶悬浮液。
实施例4
    化学水解：将2克实例1的脱胶蚕丝样品加入50毫升磷酸溶液(质量浓度为75%)，加热温度50度，水解0.5小时，加入200毫升蒸馏水稀释，然后将水解溶液转移到截留分子量为12000的透析袋中，透析至溶液PH=7。将透析好的溶液转移到离心管中，离心分离2次，离心机转速12000rpm，每次10分钟，得到丝素蛋白纳米晶悬浮液。
实施例5
    化学水解：将1克实例1的脱胶蚕丝样品加入50毫升盐酸（质量浓度为85%），加热温度45度，降解1小时，加入100毫升蒸馏水稀释，然后将水解溶液转移到截留分子量为12000的透析袋中，透析至溶液PH=7。将透析好的溶液转移到离心管中，离心分离5次，离心机转速12000rpm，每次10分钟，得到丝素蛋白纳米晶悬浮液。
实施例6
化学水解：将1.5克实例1的脱胶蚕丝样品加入50毫升硫酸（质量浓度为60%），加热温度45度，降解0.5小时，加入300毫升蒸馏水稀释，然后将水解溶液转移到截留分子量为12000的透析袋中，透析至溶液PH=7。将透析好的溶液转移到离心管中，离心分离8次，离心机转速12000rpm，每次5分钟，得到丝素蛋白纳米晶悬浮液。
实施例7
化学水解：将2克实例1的脱胶蚕丝样品加入50毫升硫酸（质量浓度为85%），加热温度45度，降解0.5小时，加入300毫升蒸馏水稀释，然后将水解溶液转移到截留分子量为12000的透析袋中，透析至溶液PH=7。将透析好的溶液转移到离心管中，离心分离2次，离心机转速12000rpm，每次10分钟，得到丝素蛋白纳米晶悬浮液。
实施例子
实施例8
超声处理：将实例2得到的丝素蛋白纳米晶悬浮在2℃冰浴条件下超声3次，超声频率为600HZ，每次90秒。
高压均质化：将上述丝素蛋白纳米晶悬浮液在200MPa下，以150ml/min的速率通过高压均质化器7次，得到尺寸均一的丝素蛋白纳米晶悬浮液，丝素蛋白纳米晶颗粒粒径为50nm-100nm。
实施例9
超声处理：将实例2得到的丝素蛋白纳米晶悬浮液在2℃冰浴条件下超声3次，超声频率为600HZ，每次120秒。
高压均质化：将上述丝素蛋白纳米晶悬浮液在200MPa下，以100ml/min的速率通过高压均质化器9次，得到尺寸均一的丝素蛋白纳米晶悬浮液，丝素蛋白纳米晶颗粒粒径为60nm-90nm。
实施例10
超声处理：将实例3得到的丝素蛋白纳米晶悬浮液在4℃冰浴条件下超声6次，超声频率为300HZ，每次90秒。
高压均质化：将上述丝素蛋白纳米晶悬浮液在250MPa下，以100ml/min的速率通过高压均质化器5次，得到尺寸均一的丝素蛋白纳米晶悬浮液，丝素蛋白纳米晶颗粒粒径为100nm-150nm。
实施例11
超声处理：将实例4得到的丝素蛋白纳米晶悬浮液在4℃冰浴条件下超声6次，超声频率为300HZ，每次90秒。
高压均质化：将上述丝素蛋白纳米晶悬浮液在250MPa下，以100ml/min的速率通过高压均质化器10次，得到尺寸均一的丝素蛋白纳米晶悬浮液，丝素蛋白纳米晶颗粒粒径为80nm-100nm。

Claims (2)

1.一种丝素蛋白纳米晶，其特征在于：该丝素蛋白纳米晶体为球状纳米颗粒，微球直径为100±50nm；丝素蛋白纳米晶的制备方法如下:
1)预处理；
（1）蚕丝脱胶：取10g蚕丝放入煮沸的蒸馏水中，再加入无水碳酸钠和蒸馏水，无水碳酸钠质量为蚕丝质量的0.1-2倍，蒸馏水质量为蚕丝质量的10-50倍，煮60～90分钟后，再用蒸馏水清洗干净；
（2）将洗净后的脱胶蚕丝，加入蒸馏水，其中蚕丝占总重量百分比为1%～30%，浸泡0.5-24小时后，倒入球磨机内碾磨1-10次，每次1-15分钟，将得到的原料放入37℃烘箱内烘干；
2）化学水解；
（1）向预处理后的蚕丝原料中加入1～50倍重的无机酸，于20～80℃下水解30～90分钟，加入无机酸的1～10倍重蒸馏水稀释，形成悬浮液；所用无机酸选用质量浓度为40%～80%的硫酸、盐酸、磷酸中的一种或几种的混合；
（2）将悬浮液转移到截留分子量为7000～14000的透析袋中，透析48～72小时，直到溶液pH在6～8；将透析好的溶液转移到离心管中，离心分离1～8次，转速1000～12000rpm，每次5～15分钟，得到丝素蛋白纳米晶悬浮液；
3）机械处理：将上述得到的丝素蛋白纳米晶悬浮液通过机械方法处理，得到尺寸均一的丝素蛋白纳米晶悬浮液。
2.根据权利要求1所述丝素蛋白纳米晶,其特征是：所述机械方法处理包括以下步骤：
（1）超声处理：将离心处理后的悬浮液在0℃～10℃冰浴条件下超声1～30次，超声频率为100～800HZ，每次1～15分钟；
（2）高压均质化：将上述超声处理后的悬浮液在150～300MPa 下以70～180ml/min的速率通过高压均质化器1～20次。
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