CN105482137A - 一种漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜的制备方法 - Google Patents

一种漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜的制备方法，属于丝素蛋白膜改性领域。针对目前丝素蛋白制备的丝膜的结晶区相对较少，在含水量极低时易于破碎，在低湿环境应用时强度不够，普通增强物质相容性较差的问题，提供了一种将蚕丝脱胶，水解，制备蚕丝溶解液，随后烘干制备丝素膜，随后将蛛丝溶解至六氟异丙醇中，在等离子空气气氛下，将丝素膜浸泡至蛛丝蛋白中，等离子接枝制备一种漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜，本发明制备的漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜力学强度大大提升，断裂强度提高30～35%，初始模量提高35～40%，充分利用蚕丝和蛛丝制备，节约资源绿色环保。

Description

一种漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜的制备方法，属于丝素蛋白膜改性领域。
背景技术
蚕丝是一种天然纤维，被誉为“纤维皇后”，在服饰领域有着广泛的应用。丝素蛋白是经蚕丝脱胶后而得的一种无生理活性的天然高分子材料，是蚕丝的主体，约占蚕丝质量的70%～80%和细胞粘附能力方面却远不如天然高分子。而丝素蛋白与其他天然高分子相比，却具有明显的优越性，它具有独特的分子结构、极好的吸湿保湿性、良好的生物相容性、无毒、无污染、无刺激性、可生物降解性及抗微生物的性能；并且人们发现丝素蛋白与人类肌体具有特殊的亲和性。应用于生物传感，生物医学材料、软组织相容材料，组织工程等领域。尤其是近几年来在生物医学组织工程领域的应用更是日趋广泛和深入。
但单纯的丝素蛋白膜也存在一些缺陷，因为纯丝素膜的稳定性和强度主要取决于膜中的B结构和分子间氢键，但纯丝素膜中这两者含量并不多，使丝膜的结晶区相对较少，使其在某些应用中受到限制。纯丝素膜在含水量极低时易于破碎，
在低湿环境应用时强度不够；需要对其改性增强其强度，而普通的物质增强丝素蛋白，由于相容性较差，导致其他性能大幅下降，所以通过将蛛网蛋白改性丝素蛋白强度很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前丝素蛋白制备的丝膜的结晶区相对较少，在含水量极低时易于破碎，在低湿环境应用时强度不够，普通增强物质相容性较差的问题，提供了一种将蚕丝脱胶，水解，制备蚕丝溶解液，随后烘干制备丝素膜，随后将蛛丝溶解至六氟异丙醇中，在等离子空气气氛下，将丝素膜浸泡至蛛丝蛋白中，等离子接枝制备一种漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜，本发明制备的丝素蛋白膜强度大幅度上升且不易水解。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）收集废弃蚕丝，将其置于木瓜蛋白酶浓度为5g/L的溶液中，使其完全浸没并滴加柠檬酸溶液调节pH至5.5～6.0，控制温度为45～50℃，浸没脱胶处理55～60min待脱胶完成后，将蚕丝取出，分别用90℃的热水、60℃的热水和0℃的冰水各冲洗2～3次，再将其置于100～105下干燥6～8h，制备得脱胶蚕丝；
（2）按重量份数计，选取25～45份的去离子水、30～35份的氯化钙和25～40份的无水乙醇，将其搅拌混合制备得蚕丝溶解基液，随后按固液质量比1:10，将上述制备的脱胶蚕丝添加至蚕丝溶解基液中，将其置于75～80℃恒温水浴加热并使其完全溶解，随后对其抽滤并收集滤液，制备得蚕丝溶解液；
（3）按戊二醛和蚕丝溶解液质量比1:10，将0.1%的戊二醛添加至上述制备的蚕丝溶解液中，在200～300r/min下搅拌混合，并将其浇筑在聚乙烯盘子中，在60～70℃下烘干制备得丝素膜备用；
（4）收集漏斗网蛛的蛛丝，将其浸泡至蒸馏水中2～3h，随后用无水乙醇冲洗2～3次，将其置于质量浓度为95%的六氟异丙醇溶液中，搅拌混合并使其超声分散处理5～10min，制备得蛛丝蛋白液；
（5）将500～600mL的上述制备的蛛丝蛋白液置于1L的三角烧瓶中，随后对瓶中空气进行抽离，控制压力为20～30KPa，同时选取步骤（3）制备的丝素膜于三角烧瓶中，将其浸没于蛛丝蛋白液中；
（6）待浸泡10～15min后，打开射频电源，使三角烧瓶处在射频两极的中间，在处理时外部电极间施加200～300kw的放电功率，处理时间为30～40min后，将射频电源关闭，将丝素膜取出并用无水乙醇浸泡2～3h，随后自然晾干即可制备得一种漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜。
本发明的物理参数为：本发明制备的漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜为白色薄膜，其断裂强度可达4.25MPa，断裂可达24%，初始模量可达160MPa。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜力学强度大大提升，断裂强度提高30～35%，初始模量提高35～40%；
（2）充分利用蚕丝和蛛丝制备，节约资源绿色环保。
具体实施方式
首先收集废弃蚕丝，将其置于木瓜蛋白酶浓度为5g/L的溶液中，使其完全浸没并滴加柠檬酸溶液调节pH至5.5～6.0，控制温度为45～50℃，浸没脱胶处理55～60min待脱胶完成后，将蚕丝取出，分别用90℃的热水、60℃的热水和0℃的冰水各冲洗2～3次，再将其置于100～105下干燥6～8h，制备得脱胶蚕丝；按重量份数计，选取25～45份的去离子水、30～35份的氯化钙和25～40份的无水乙醇，将其搅拌混合制备得蚕丝溶解基液，随后按固液质量比1:10，将上述制备的脱胶蚕丝添加至蚕丝溶解基液中，将其置于75～80℃恒温水浴加热并使其完全溶解，随后对其抽滤并收集滤液，制备得蚕丝溶解液；按戊二醛和蚕丝溶解液质量比1:10，将0.1%的戊二醛添加至上述制备的蚕丝溶解液中，在200～300r/min下搅拌混合，并将其浇筑在聚乙烯盘子中，在60～70℃下烘干制备得丝素膜备用；收集漏斗网蛛的蛛丝，将其浸泡至蒸馏水中2～3h，随后用无水乙醇冲洗2～3次，将其置于质量浓度为95%的六氟异丙醇溶液中，搅拌混合并使其超声分散处理5～10min，制备得蛛丝蛋白液；将500～600mL的上述制备的蛛丝蛋白液置于1L的三角烧瓶中，随后对瓶中空气进行抽离，控制压力为20～30KPa，同时选取步骤（3）制备的丝素膜于三角烧瓶中，将其浸没于蛛丝蛋白液中；待浸泡10～15min后，打开射频电源，使三角烧瓶处在射频两极的中间，在处理时外部电极间施加200～300kw的放电功率，处理时间为30～40min后，将射频电源关闭，将丝素膜取出并用无水乙醇浸泡2～3h，随后自然晾干即可制备得一种漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜。
实例1
首先收集废弃蚕丝，将其置于木瓜蛋白酶浓度为5g/L的溶液中，使其完全浸没并滴加柠檬酸溶液调节pH至5.5，控制温度为45℃，浸没脱胶处理55min待脱胶完成后，将蚕丝取出，分别用90℃的热水、60℃的热水和0℃的冰水各冲洗2次，再将其置于100下干燥6h，制备得脱胶蚕丝；按重量份数计，选取25份的去离子水、35份的氯化钙和40份的无水乙醇，将其搅拌混合制备得蚕丝溶解基液，随后按固液质量比1:10，将上述制备的脱胶蚕丝添加至蚕丝溶解基液中，将其置于75℃恒温水浴加热并使其完全溶解，随后对其抽滤并收集滤液，制备得蚕丝溶解液；按戊二醛和蚕丝溶解液质量比1:10，将0.1%的戊二醛添加至上述制备的蚕丝溶解液中，在200r/min下搅拌混合，并将其浇筑在聚乙烯盘子中，在60℃下烘干制备得丝素膜备用；收集漏斗网蛛的蛛丝，将其浸泡至蒸馏水中2h，随后用无水乙醇冲洗2次，将其置于质量浓度为95%的六氟异丙醇溶液中，搅拌混合并使其超声分散处理5min，制备得蛛丝蛋白液；将500mL的上述制备的蛛丝蛋白液置于1L的三角烧瓶中，随后对瓶中空气进行抽离，控制压力为20KPa，同时选取制备的丝素膜于三角烧瓶中，将其浸没于蛛丝蛋白液中；待浸泡10min后，打开射频电源，使三角烧瓶处在射频两极的中间，在处理时外部电极间施加200kw的放电功率，处理时间为30min后，将射频电源关闭，将丝素膜取出并用无水乙醇浸泡2h，随后自然晾干即可制备得一种漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜。
实例2
首先收集废弃蚕丝，将其置于木瓜蛋白酶浓度为5g/L的溶液中，使其完全浸没并滴加柠檬酸溶液调节pH至5.7，控制温度为47℃，浸没脱胶处理57min待脱胶完成后，将蚕丝取出，分别用90℃的热水、60℃的热水和0℃的冰水各冲洗2次，再将其置于102下干燥7h，制备得脱胶蚕丝；按重量份数计，选取30份的去离子水、35份的氯化钙和35份的无水乙醇，将其搅拌混合制备得蚕丝溶解基液，随后按固液质量比1:10，将上述制备的脱胶蚕丝添加至蚕丝溶解基液中，将其置于77℃恒温水浴加热并使其完全溶解，随后对其抽滤并收集滤液，制备得蚕丝溶解液；按戊二醛和蚕丝溶解液质量比1:10，将0.1%的戊二醛添加至上述制备的蚕丝溶解液中，在250r/min下搅拌混合，并将其浇筑在聚乙烯盘子中，在65℃下烘干制备得丝素膜备用；收集漏斗网蛛的蛛丝，将其浸泡至蒸馏水中2h，随后用无水乙醇冲洗2次，将其置于质量浓度为95%的六氟异丙醇溶液中，搅拌混合并使其超声分散处理8min，制备得蛛丝蛋白液；将550mL的上述制备的蛛丝蛋白液置于1L的三角烧瓶中，随后对瓶中空气进行抽离，控制压力为25KPa，同时选取制备的丝素膜于三角烧瓶中，将其浸没于蛛丝蛋白液中；待浸泡12min后，打开射频电源，使三角烧瓶处在射频两极的中间，在处理时外部电极间施加250kw的放电功率，处理时间为35min后，将射频电源关闭，将丝素膜取出并用无水乙醇浸泡2.5h，随后自然晾干即可制备得一种漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜。
实例3
首先收集废弃蚕丝，将其置于木瓜蛋白酶浓度为5g/L的溶液中，使其完全浸没并滴加柠檬酸溶液调节pH至6.0，控制温度为50℃，浸没脱胶处理60min待脱胶完成后，将蚕丝取出，分别用90℃的热水、60℃的热水和0℃的冰水各冲洗3次，再将其置于105下干燥8h，制备得脱胶蚕丝；按重量份数计，选取45份的去离子水、30份的氯化钙和25份的无水乙醇，将其搅拌混合制备得蚕丝溶解基液，随后按固液质量比1:10，将上述制备的脱胶蚕丝添加至蚕丝溶解基液中，将其置于80℃恒温水浴加热并使其完全溶解，随后对其抽滤并收集滤液，制备得蚕丝溶解液；按戊二醛和蚕丝溶解液质量比1:10，将0.1%的戊二醛添加至上述制备的蚕丝溶解液中，在300r/min下搅拌混合，并将其浇筑在聚乙烯盘子中，在70℃下烘干制备得丝素膜备用；收集漏斗网蛛的蛛丝，将其浸泡至蒸馏水中3h，随后用无水乙醇冲洗3次，将其置于质量浓度为95%的六氟异丙醇溶液中，搅拌混合并使其超声分散处理10min，制备得蛛丝蛋白液；将600mL的上述制备的蛛丝蛋白液置于1L的三角烧瓶中，随后对瓶中空气进行抽离，控制压力为30KPa，同时选取制备的丝素膜于三角烧瓶中，将其浸没于蛛丝蛋白液中；待浸泡10～15min后，打开射频电源，使三角烧瓶处在射频两极的中间，在处理时外部电极间施加300kw的放电功率，处理时间为40min后，将射频电源关闭，将丝素膜取出并用无水乙醇浸泡3h，随后自然晾干即可制备得一种漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜。

Claims (1)

1.一种漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）收集废弃蚕丝，将其置于木瓜蛋白酶浓度为5g/L的溶液中，使其完全浸没并滴加柠檬酸溶液调节pH至5.5～6.0，控制温度为45～50℃，浸没脱胶处理55～60min待脱胶完成后，将蚕丝取出，分别用90℃的热水、60℃的热水和0℃的冰水各冲洗2～3次，再将其置于100～105下干燥6～8h，制备得脱胶蚕丝；
（2）按重量份数计，选取25～45份的去离子水、30～35份的氯化钙和25～40份的无水乙醇，将其搅拌混合制备得蚕丝溶解基液，随后按固液质量比1:10，将上述制备的脱胶蚕丝添加至蚕丝溶解基液中，将其置于75～80℃恒温水浴加热并使其完全溶解，随后对其抽滤并收集滤液，制备得蚕丝溶解液；
（3）按戊二醛和蚕丝溶解液质量比1:10，将0.1%的戊二醛添加至上述制备的蚕丝溶解液中，在200～300r/min下搅拌混合，并将其浇筑在聚乙烯盘子中，在60～70℃下烘干制备得丝素膜备用；
（4）收集漏斗网蛛的蛛丝，将其浸泡至蒸馏水中2～3h，随后用无水乙醇冲洗2～3次，将其置于质量浓度为95%的六氟异丙醇溶液中，搅拌混合并使其超声分散处理5～10min，制备得蛛丝蛋白液；
（5）将500～600mL的上述制备的蛛丝蛋白液置于1L的三角烧瓶中，随后对瓶中空气进行抽离，控制压力为20～30KPa，同时选取步骤（3）制备的丝素膜于三角烧瓶中，将其浸没于蛛丝蛋白液中；
（6）待浸泡10～15min后，打开射频电源，使三角烧瓶处在射频两极的中间，在处理时外部电极间施加200～300kw的放电功率，处理时间为30～40min后，将射频电源关闭，将丝素膜取出并用无水乙醇浸泡2～3h，随后自然晾干即可制备得一种漏斗网蛛蛛丝复合丝素蛋白膜。
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