CN108330547A - 一种蚕丝丝素生物活性材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蚕丝丝素生物活性材料的制备方法，将家蚕丝浸入至邻苯二甲酸氢钾/碳酸钠缓冲溶液中，在温度60‑80℃下搅拌反应25‑40min；随后超声处理20‑30min，经过滤、干燥后得到脱胶后的丝素；加入浓度为3‑10%的氯化钙水溶液中；在温度80‑100℃浸渍35‑50min；随后装入透析袋，以去离子水中透析24‑36h后过滤，得丝素蛋白水溶液；将活性炭加入硫酸水溶液中；在温度100‑120℃搅拌反应2‑4h；经过滤、洗涤后得到酸改性活性炭；将丝素蛋白水溶液和2‑巯基丙酸混合，加入改性活性炭，在温度40‑60℃反应1‑3h，经过滤后得到溶液；将溶液放入模具内，于温度‑30~‑15℃冷冻干燥即可得到所述蚕丝丝素生物活性材料。

Description

一种蚕丝丝素生物活性材料的制备方法
技术领域
本发明涉及丝素的生产技术领域，具体涉及一种蚕丝丝素生物活性材料的制备方法。
背景技术
蚕丝是熟蚕结茧时所分泌丝液凝固而成的连续长纤维，也称天然丝，是一种天然纤维。人类利用最早的动物纤维之一。蚕丝是古代中国文明产物之一，中国劳动人民发明生产为极早之事，相传黄帝之妃螺祖始教民育蚕；甲骨文中有丝字及丝旁之字甚多。据考古发现，约在4700年前中国已利用蚕丝制做丝线、编织丝带和简单的丝织品。商周时期用蚕丝织制罗、绫、纨、纱、绉、绮、锦、绣等丝织品。蚕有桑蚕、柞蚕、蓖麻蚕、木薯蚕、柳蚕和天蚕等。由单个蚕茧抽得的丝条称茧丝。
丝素是一种坚韧而有弹性的蛋白质。占蚕丝纤维总量的70-80%，大分子中存在结晶区和非结晶区，主要成分为乙氨酸、丙氨酸、丝氨酸、脯氨酸、酪氨酸等。因为具有β折叠结晶结构（因为丝素主要成分氨基酸中有氨基，易形成氢键），所以不溶于水，但有吸水溶胀性，在碱性溶液中能逐步分解（β折叠结晶结构被破坏），失去光泽，降低强力。丝素细度一般在144～400目，细腻滑爽，透气性好，与人体皮肤有很好的亲和力，具有保湿作用，抗辐射作用，能增进色素、色淀的黏附力；其热稳定性好，无刺激性，无任何副作用，经常用作丝素蛋白美白。
生物活性材料（Bioactive materials）是一类能诱发或调节生物活性的生物医学材料，或是在材料界面上诱导出特殊生物反应的材料，对医学和材料领域影响深远，因此，开发具备抗凝血性能的一种蚕丝丝素生物活性材料尤其重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对上述丝素用作生物活性材料中存在的不足，提供一种蚕丝丝素生物活性材料的制备方法，该生物活性材料对抗凝血活性起重要作用，抗血液凝固活性提高约100倍。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种蚕丝丝素生物活性材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：将家蚕丝浸入至pH为7.2-8.5的邻苯二甲酸氢钾/碳酸钠缓冲溶液中，在温度60-80℃下搅拌反应25-40min；随后超声处理20-30min，经过滤、干燥后得到脱胶后的丝素；
S2：将脱胶后的丝素加入到浓度为3-10%的氯化钙水溶液中，固液比为1:8-14；在温度80-100℃浸渍35-50min；随后装入透析袋，以去离子水中透析24-36h后过滤，得丝素蛋白水溶液；
S3：将活性炭加入10-30%硫酸水溶液中，固液比为1:10-15；在温度100-120℃搅拌反应2-4h；经过滤、洗涤后得到酸改性活性炭；
S4：将质量比为2-3:1的所述丝素蛋白水溶液和2-巯基丙酸混合，加入占总质量1-3%的改性活性炭，在温度40-60℃反应1-3h，经过滤后得到溶液A；
S5：将步骤S4中溶液A放入模具内，于温度-30~-15℃冷冻干燥即可得到所述蚕丝丝素生物活性材料。
优选的，步骤S1中所述缓冲溶液的pH为8.3；在温度70℃下搅拌反应35min；随后超声处理25min。
优选的，步骤S2中所述氯化钙水溶液的质量浓度为7%，丝素和氯化钙水溶液的固液比为1:12；在温度90℃浸渍45min；以去离子水中透析30h。
优选的，步骤S3中活性炭加入25%硫酸水溶液中，固液比为1:15；在温度110℃搅拌反应3.5h。
优选的，步骤S4中将质量比为2.8:1的所述丝素蛋白水溶液和2-巯基丙酸混合，加入占总质量2.5%的改性活性炭，在温度55℃反应2h。
优选的，步骤S5中所述温度为-20℃。
上述任意一条所述方法制备得到的蚕丝丝素生物活性材料。
有益效果：
本发明所述一种蚕丝丝素生物活性材料的制备方法，将蚕丝脱胶、透析处理后得到丝素蛋白；在活性炭负载浓硫酸催化作用下，丝素蛋白与2-巯基丙酸酯化反应，通过引入硫酸基团，使得丝素蛋白分子中的丝氨酸的羟基被硫酸酯化，能够对抗凝血活性起重要作用；结果表明，抗血液凝固活性提高约100倍。同时，利用活性炭固载催化剂催化活性高、对环境无污染，避免传统浓硫酸作为催化剂造成环境污染。
具体实施方式
以下结合下述实施方式进一步说明本发明，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
实施例1
S1：将家蚕丝浸入至pH为7.2的邻苯二甲酸氢钾/碳酸钠缓冲溶液中，在温度60℃下搅拌反应25min；随后超声处理20min，经过滤、干燥后得到脱胶后的丝素；
S2：将脱胶后的丝素加入到浓度为3%的氯化钙水溶液中，固液比为1:8；在温度80℃浸渍35min；随后装入透析袋，以去离子水中透析24h后过滤，得丝素蛋白水溶液；
S3：将活性炭加入10%硫酸水溶液中，固液比为1:10；在温度100℃搅拌反应2h；经过滤、洗涤后得到酸改性活性炭；
S4：将质量比为2:1的所述丝素蛋白水溶液和2-巯基丙酸混合，加入占总质量1%的改性活性炭，在温度40℃反应1h，经过滤后得到溶液A；
S5：将步骤S4中溶液A放入模具内，于温度-30℃冷冻干燥即可得到所述蚕丝丝素生物活性材料。
经比较，利用本实施例所得蚕丝丝素生物活性材料，其抗血液凝固活性提高80倍。
实施例2
S1：将家蚕丝浸入至pH为8.5的邻苯二甲酸氢钾/碳酸钠缓冲溶液中，在温度60-80℃下搅拌反应40min；随后超声处理30min，经过滤、干燥后得到脱胶后的丝素；
S2：将脱胶后的丝素加入到浓度为10%的氯化钙水溶液中，固液比为1: 14；在温度100℃浸渍50min；随后装入透析袋，以去离子水中透析36h后过滤，得丝素蛋白水溶液；
S3：将活性炭加入30%硫酸水溶液中，固液比为1: 15；在温度120℃搅拌反应4h；经过滤、洗涤后得到酸改性活性炭；
S4：将质量比为3:1的所述丝素蛋白水溶液和2-巯基丙酸混合，加入占总质量3%的改性活性炭，在温度60℃反应3h，经过滤后得到溶液A；
S5：将步骤S4中溶液A放入模具内，于温度-15℃冷冻干燥即可得到所述蚕丝丝素生物活性材料。
经比较，利用本实施例所得蚕丝丝素生物活性材料，其抗血液凝固活性提高85倍。
实施例3
S1：将家蚕丝浸入至pH为7.5的邻苯二甲酸氢钾/碳酸钠缓冲溶液中，在温度65℃下搅拌反应30min；随后超声处理25min，经过滤、干燥后得到脱胶后的丝素；
S2：将脱胶后的丝素加入到浓度为5%的氯化钙水溶液中，固液比为1:10；在温度85℃浸渍40min；随后装入透析袋，以去离子水中透析28h后过滤，得丝素蛋白水溶液；
S3：将活性炭加入15%硫酸水溶液中，固液比为1:12；在温度115℃搅拌反应2.5h；经过滤、洗涤后得到酸改性活性炭；
S4：将质量比为2:1的所述丝素蛋白水溶液和2-巯基丙酸混合，加入占总质量1%的改性活性炭，在温度45℃反应1.5h，经过滤后得到溶液A；
S5：将步骤S4中溶液A放入模具内，于温度-25℃冷冻干燥即可得到所述蚕丝丝素生物活性材料。
经比较，利用本实施例所得蚕丝丝素生物活性材料，其抗血液凝固活性提高95倍。
实施例4
S1：将家蚕丝浸入至pH为8的邻苯二甲酸氢钾/碳酸钠缓冲溶液中，在温度75℃下搅拌反应35min；随后超声处理30min，经过滤、干燥后得到脱胶后的丝素；
S2：将脱胶后的丝素加入到浓度为8%的氯化钙水溶液中，固液比为1:12；在温度95℃浸渍50min；随后装入透析袋，以去离子水中透析33h后过滤，得丝素蛋白水溶液；
S3：将活性炭加入25%硫酸水溶液中，固液比为1:15；在温度120℃搅拌反应3.5h；经过滤、洗涤后得到酸改性活性炭；
S4：将质量比为3:1的所述丝素蛋白水溶液和2-巯基丙酸混合，加入占总质量3%的改性活性炭，在温度55℃反应2.5h，经过滤后得到溶液A；
S5：将步骤S4中溶液A放入模具内，于温度-20℃冷冻干燥即可得到所述蚕丝丝素生物活性材料。
经比较，利用本实施例所得蚕丝丝素生物活性材料，其抗血液凝固活性提高90倍。
实施例5
S1：将家蚕丝浸入至pH为8.3的邻苯二甲酸氢钾/碳酸钠缓冲溶液中，在温度70℃下搅拌反应35min；随后超声处理25min，经过滤、干燥后得到脱胶后的丝素；
S2：将脱胶后的丝素加入到浓度为7%的氯化钙水溶液中，固液比为1:12；在温度90℃浸渍45min；随后装入透析袋，以去离子水中透析30h后过滤，得丝素蛋白水溶液；
S3：将活性炭加入25%硫酸水溶液中，固液比为1: 15；在温度110℃搅拌反应3.5h；经过滤、洗涤后得到酸改性活性炭；
S4：将质量比为2.8:1的所述丝素蛋白水溶液和2-巯基丙酸混合，加入占总质量2.5%的改性活性炭，在温度55℃反应2h，经过滤后得到溶液A；
S5：将步骤S4中溶液A放入模具内，于温度-20℃冷冻干燥即可得到所述蚕丝丝素生物活性材料。
经比较，利用本实施例所得蚕丝丝素生物活性材料，其抗血液凝固活性提高105倍。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (7)

1.一种蚕丝丝素生物活性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将家蚕丝浸入至pH为7.2-8.5的邻苯二甲酸氢钾/碳酸钠缓冲溶液中，在温度60-80℃下搅拌反应25-40min；随后超声处理20-30min，经过滤、干燥后得到脱胶后的丝素；
S2：将脱胶后的丝素加入到浓度为3-10%的氯化钙水溶液中，固液比为1:8-14；在温度80-100℃浸渍35-50min；随后装入透析袋，以去离子水中透析24-36h后过滤，得丝素蛋白水溶液；
S3：将活性炭加入10-30%硫酸水溶液中，固液比为1:10-15；在温度100-120℃搅拌反应2-4h；经过滤、洗涤后得到酸改性活性炭；
S4：将质量比为2-3:1的所述丝素蛋白水溶液和2-巯基丙酸混合，加入占总质量1-3%的改性活性炭，在温度40-60℃反应1-3h，经过滤后得到溶液A；
S5：将步骤S4中溶液A放入模具内，于温度-30~-15℃冷冻干燥即可得到所述蚕丝丝素生物活性材料。
2.根据权利要求1所述的一种蚕丝丝素生物活性材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述缓冲溶液的pH为8.3；在温度70℃下搅拌反应35min；随后超声处理25min。
3.根据权利要求1所述的一种蚕丝丝素生物活性材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述氯化钙水溶液的质量浓度为7%，丝素和氯化钙水溶液的固液比为1:12；在温度90℃浸渍45min；以去离子水中透析30h。
4.根据权利要求1所述的一种蚕丝丝素生物活性材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中活性炭加入25%硫酸水溶液中，固液比为1:15；在温度110℃搅拌反应3.5h。
5.根据权利要求1所述的一种蚕丝丝素生物活性材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中将质量比为2.8:1的所述丝素蛋白水溶液和2-巯基丙酸混合，加入占总质量2.5%的改性活性炭，在温度55℃反应2h。
6.根据权利要求1所述的一种蚕丝丝素生物活性材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述温度为-20℃。
7.根据权利要求1-6任意一条所述方法制备得到的蚕丝丝素生物活性材料。
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