CN109161975A - pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维及其分散液、制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于蚕丝蛋白纳米纤维的制备技术领域，涉及一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维及其分散液、制备方法和应用。本发明的制备方法，包括：向酸性溶液中加入蚕丝，得到混合液；将所述混合液进行恒温加热，搅拌，得到固体悬浮液；分离所述固体悬浮液中的水不溶物，将所述水不溶物洗涤至中性，得到pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维。该蚕丝蛋白纳米纤维是不溶于水的结晶结构，不会发生构象转变，不会发生凝胶化，可以稳定分散于水溶液，具有良好的pH响应性和生物相容性。本发明采用的制备方法工艺简单，无毒无害，提高了蚕丝蛋白纳米纤维的得率，为实现蚕丝蛋白基生物质资源的高效利用提供了新思路和新方法。
Description
技术领域
本发明属于蚕丝蛋白纳米纤维的制备技术领域，具体涉及pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维及其分散液、制备方法和应用。
背景技术
在自然界众多的天然高分子材料中，天然动物丝因其具有目前合成纤维所无法超越的优异的综合力学性能，而受到人们的特别重视。蚕丝蛋白作为一种纯天然的高分子材料，由于优异的生物兼容性、生物可降解性和良好的机械性能早已广泛应用于食品、医药、生物技术以及功能性材料等领域。近年来，蚕丝材料由于其在高新技术领域的应用而受到越来越多的关注。为将蚕丝从天然的宏观结构转变为具有不同形状、不同特性的新材料，一系列无机盐体系(LiBr水溶液、CaCl2/乙醇/水溶液)、有机盐体系(NMMO)和有机溶剂体系(HFIP)已成功溶解脱胶蚕丝并制备出再生丝蛋白溶液，但是这些溶解方法都是在分子水平上的溶解，不仅破坏了丝蛋白的天然层级结构，导致力学性能下降，而且再生丝蛋白溶液难以在水溶液中稳定存在，即便没有外源因素的影响，也易由无规线团向β－折叠结构转变，进而逐渐凝胶化。
因此，制备出稳定的且保留天然蚕丝蛋白纳米结构的纳米纤维是必要的。然而，由于其结晶度高、结构复杂，从天然蚕丝纤维中直接提取蚕丝蛋白纳米纤维，一直是一个难题。据报道，目前制备保留天然丝蛋白结构的纳米纤维的方法有：甲酸/CaCl2溶解法、超声波法以及HFIP/超声波法，但是这些方法都有固有的局限性，主要是：甲酸/CaCl2溶解法获得的纳米纤维只能稳定存在少于6h；超声波法只能形成相互缠绕的纳米纤维，难以再加工；HFIP/超声波法制备丝蛋白纳米纤维的得率只有10％。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法，以克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。
本发明的另一个目的在于提供一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维。
本发明的又一个目的在于提供一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液；以及pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法；以克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。
本发明的又一个目的在于提供一种所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法、所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维、所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液或所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法在生物、医药、复合材料、环保、光学、电学、缓释、吸附、保健食品、组织工程或伤口愈合领域中的应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
根据本发明的一个方面，本发明提供一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
向酸性溶液中加入蚕丝，得到混合液；
将所述混合液进行恒温加热，搅拌，得到固体悬浮液；
分离所述固体悬浮液中的水不溶物，将所述水不溶物洗涤至中性，得到pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维。
作为进一步优选技术方案，所述酸性溶液中的酸包括硫酸、盐酸、磷酸、甲酸和乙酸中的至少一种，优选为硫酸或盐酸；
优选地，所述酸性溶液的质量浓度为5～90％，优选为10～80％，进一步优选为30～60％；
优选地，所述蚕丝与酸性溶液的固液比为1：5～200g/mL，优选为1：10～150g/mL，进一步优选为1：30～100g/mL。
作为进一步优选技术方案，恒温加热的方式包括水浴、油浴或超声波中的至少一种，优选为油浴；
优选地，恒温加热的温度为30～150℃，优选为35～120℃，进一步优选为40～100℃；
优选地，搅拌的时间为0.5～8h，优选为1～6h，进一步优选为1～5h。
作为进一步优选技术方案，蚕丝蛋白的来源包括桑蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝、樗蚕丝、樟蚕丝或天蚕丝中的至少一种，优选为桑蚕丝或柞蚕丝；
优选地，还包括对蚕丝进行预处理的步骤，具体包括：
将蚕丝进行裁剪，长度为0.5～1.5cm，将裁剪后的蚕丝置于质量浓度为0.2～2.0％的碳酸氢钠溶液中煮沸20～40min；
然后用水洗涤，除去碳酸氢钠及丝胶蛋白，重复以上步骤至少一次，得到脱胶的蚕丝。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维，采用以上所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法制备得到；
优选地，所述蚕丝蛋白纳米纤维的长度为50～1000nm，直径为5～20nm。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液，通过使以上所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法制备得到的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维或者以上所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散于分散介质中而形成。
作为进一步优选技术方案，所述分散介质包括甲酸、乙酸、丙酸、柠檬酸、盐酸、氨水、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种；
优选地，所述分散介质的pH值为2～11；
优选地，所述蚕丝蛋白纳米纤维分散液的质量浓度为0.01～5％；
优选地，所述蚕丝蛋白纳米纤维分散液中蚕丝蛋白纳米纤维的长度为50～1000nm，直径为5～20nm。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，将上述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法制备得到的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维或者上述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维与分散介质混合，经分散处理后，得到pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
作为进一步优选技术方案，所述分散处理包括均质和/或超声。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种如上所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法、pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维、pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液或pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法在生物、医药、复合材料、环保、光学、电学、缓释、吸附、保健食品、组织工程或伤口愈合领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法，通过向酸性溶液中加入蚕丝，得到混合液，将该混合液进行恒温加热及搅拌，得到固体悬浮液，将该固体悬浮液中的水不溶物分离出来，并进行洗涤至中性，得到pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维，方法操作简单，科学合理，易于实现，并且纳米纤维的得率高，可达到10～90％，提高了纳米纤维制备的制备效率，为纳米纤维尺寸的调控拓宽了思路与方法。
2、本发明制备得到的蚕丝蛋白纳米纤维能够长期稳定的分散于各种溶液如水溶液中，稳定性高，缓解了现有的纳米纤维只能稳定存在少于6h的缺陷，应用范围更广，拓宽了丝蛋白纳米纤维的应用道路。
3、本发明的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液具有一定的pH响应性，通过调控水悬浮液的pH值，可以获得带有不同电荷的丝蛋白纳米纤维，便与存储和运输，为制备有电荷要求或者pH敏感型的材料提供了新的方法和思路。
4、本发明工艺简单，易于实施，得到的产物无有机溶剂残留，安全、高效、环保，具有良好的生物相容性以及机械性能，具有广阔的应用前景，例如在生物、医药、复合材料、环保、光学、电学、缓释、吸附、保健食品、组织工程或伤口愈合等领域中均可得到广泛的应用，易于推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例5提供的酸水解后蚕丝蛋白的扫描电镜图；
图2为本发明实施例6提供的蚕丝蛋白纳米纤维分散液的透射电子显微镜图；
图3为本发明实施例7提供的蚕丝蛋白纳米纤维分散液的光学照片；
图4为本发明实施例8提供的蚕丝蛋白纳米纤维分散液调节pH由2到11和由11到2时，600nm波长下的透光度。
具体实施方式
下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。
第一方面，在至少一个实施例中提供一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
向酸性溶液中加入蚕丝，得到混合液；
将所述混合液进行恒温加热，搅拌，得到固体悬浮液；
分离所述固体悬浮液中的水不溶物，将所述水不溶物洗涤至中性，得到pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维。
作为一种独特的天然纤维蛋白，丝素蛋白因其优异的力学性能和光泽而在纺织工业中广为人知，由于其具有独特的物理、化学和生物特性，包括优异的机械性能、生物相容性、生物可降解性等，丝蛋白纤维作为缝合材料已经成功地使用了几个世纪。而纳米纤维由于尺寸小，具有特殊的表面效应和量子效应。其机械、力学性能较原始材料更呈倍数增加。丝蛋白纳米纤维结合了两者的有点，进一步扩展了其应用范围。
本发明打破本领域技术人员常规思维的禁锢，独辟蹊径，创造性地提出了通过向酸性溶液中加入蚕丝，得到混合液，将该混合液进行恒温加热及搅拌，得到固体悬浮液，将该固体悬浮液中的水不溶物分离出来，并进行洗涤至中性，得到pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的方式，有效缓解了现有技术中丝蛋白纳米纤维的制备以及性能中存在的问题，并且大大提高了丝蛋白纳米纤维的性能，为丝蛋白纳米纤维的应用拓宽了道路。
进一步地讲，本发明提出通过酸水解条件的设计来控制丝蛋白降解程度，从而获得保留了天然丝蛋白纤维结构的纳米纤维；该蚕丝蛋白纳米纤维能够长期稳定分散，且具有pH响应性。蚕丝蛋白作为蛋白质的一种，是兼具带正电荷氨基和带负电荷羧基的两性电解质。蚕丝蛋白纳米纤维所带的电荷性质和电荷量随着pH值的变化而变化。随着pH值逐渐靠近蛋白质等电点，作用于蚕丝蛋白纳米纤维之间的静电排斥力逐渐减少，因此导致蚕丝蛋白纳米纤维聚集体的形成。相反地，若溶液pH值逐渐偏离等电点，由于蚕丝蛋白纳米纤维之间的正电荷氨基或负电荷羧基的静电排斥力，聚集的蚕丝蛋白纳米纤维聚集体可以再次分散并稳定存在于水溶液中。这种pH响应性可以实现高浓度纳米纤维分散液的制备，有利于纳米纤维的存储与运输，并为制备有电荷要求或者pH敏感型的材料提供了新的方法和思路。
本发明所采用的制备pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维及其分散液的方法，工艺简单，易于实施，条件温和，可操作性强，易于实现规模化生产，所得到的丝蛋白纳米纤维无有机溶剂残留，具有良好的生物相容性，能够长期稳定分散等优势，具有更广阔的应用前景。
在一种优选的实施方式中，所述酸性溶液中的酸包括硫酸、盐酸、磷酸、甲酸和乙酸中的至少一种，优选为硫酸或盐酸；
优选地，所述酸性溶液的质量浓度为5～90％，优选为10～80％，进一步优选为30～60％；
所述蚕丝与酸性溶液的固液比为1：5～200g/mL，优选为1：10～150g/mL，进一步优选为1：30～100g/mL。
可以理解的是，本发明的制备方法中，还包括配制一定浓度的酸性溶液，并搅拌均匀的步骤。其中的，酸性溶液中的酸可采用本领域常用的硫酸、盐酸、磷酸、甲酸等，但并不限于此，还可以采用本领域常用的其他类型的酸；优选采用的是来源广、成本低、经济易得、应用效果更好的硫酸或盐酸。在配制过程中，需要调控酸性的溶液的浓度，优选的将该酸性溶液的质量浓度(以wt％表示)控制在5～90wt％，更优选控制在10～80wt％，最优选控制在30～60wt％；典型但非限制的，该酸性溶液的质量浓度例如可以为5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％或90wt％。适宜的酸溶液和酸浓度与丝蛋白混合配置成适宜的体系，能够使得制备得到的纳米纤维得率较高。
需要说明的是，本发明对于上述各种酸的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员所熟知的各原料即可；如可以采用其市售商品，也可以采用本领域技术人员熟知的制备方法自行制备。
根据本发明，将蚕丝浸没在酸性溶液过程中，需要控制蚕丝与酸性溶液的固液比，优选控制在1：5～200g/mL，更优选控制在1：10～150g/mL，最优选控制在1：30～100g/mL；典型但非限制的，固液比例如可以为1：5g/mL、1：10g/mL、1：25g/mL、1：30g/mL、1：40g/mL、1：45g/mL、1：50g/mL、1：60g/mL、1：70g/mL、1：75g/mL、1：80g/mL、1：90g/mL、1：95g/mL、1：100g/mL、1：105g/mL、1：110g/mL、1：120g/mL、1：130g/mL、1：140g/mL、1：150g/mL、1：160g/mL、1：170g/mL、1：180g/mL、1：190g/mL或1：200g/mL。
在一种优选的实施方式中，恒温加热的方式包括水浴、油浴或超声波中的至少一种，优选为油浴；
优选地，恒温加热的温度为30～150℃，优选为35～120℃，进一步优选为40～100℃；
优选地，搅拌的时间为0.5～8h，优选为1～6h，进一步优选为1～5h。
根据本发明，将得到的混合液进行恒温加热，并伴以机械搅拌，一段时间后得到固体悬浮液。其中，恒温加热的方式可采用本领域常用的加热方式，例如水浴、油浴、超声波等，优选采用的是油浴，即优选将混合液置于恒温油浴锅中进行恒温加热，操作安全简单，工作可靠。典型但非限制性的、恒温加热温度例如可以为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃；搅拌时间例如可以为0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h。
可以理解的是，本发明对于搅拌方式以及搅拌转速等没有特殊限制，其均是本领域常规的，可以由本领域技术人员根据实际情况进行调控。
在一种优选的实施方式中，蚕丝蛋白的来源包括桑蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝、樗蚕丝、樟蚕丝或天蚕丝中的至少一种，优选为桑蚕丝或柞蚕丝；
优选地，还包括对蚕丝进行预处理的步骤，具体包括：
将蚕丝进行裁剪，长度为0.5～1.5cm，将裁剪后的蚕丝置于质量浓度为0.2～2.0％的碳酸氢钠溶液中煮沸20～40min；
然后用水洗涤，除去碳酸氢钠及丝胶蛋白，重复以上步骤至少一次，得到脱胶的蚕丝。
可以理解的是，本发明对于蚕丝蛋白原料的来源没有特殊限制，例如蚕丝蛋白的来源可以为桑蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝、樗蚕丝、樟蚕丝或天蚕丝等中的任意一种或多种。对于蚕丝蛋白的处理或纯化方式也没有特殊限制，可以采用本领域常规的处理方式，也可以直接采用市购处理后的蚕丝蛋白原料。
根据本发明，对蚕丝进行预处理，例如可以为：
将蚕丝进行裁剪，长度为0.5、1.0或1.5cm，将裁剪后的蚕丝置于质量浓度(w/w)为0.2％、0.5％、1.0％或2.0％的碳酸氢钠溶液中煮沸20、30或40min；
然后用水洗涤，除去碳酸氢钠及丝胶蛋白，重复以上步骤至少一次，得到脱胶的蚕丝。
由以上可以看出，本发明通过控制酸性溶液浓度、水解温度、水解时间等操作条件，可以有效调控硫酸对丝蛋白纤维结构的破坏程度，最终形成高得率的蚕丝蛋白纳米纤维(分散液)，提高纳米纤维制备的制备效率，为纳米纤维尺寸的调控拓宽了思路与方法。
第二方面，在至少一个实施例中提供一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维，采用以上所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法制备得到；
优选地，所述蚕丝蛋白纳米纤维的长度为50～1000nm，直径为5～20nm。
本发明方法操作简单，易于实施，可控性好，制得的蚕丝蛋白纳米纤维性能好，直径小，长度范围广，适应性强。
根据本发明，典型但非限制性的，所制得的蚕丝蛋白纳米纤维的长度例如可以为50nm，60nm，70nm，80nm，90nm，100nm，150nm，200nm，250nm，300nm，350nm，400nm，450nm，500nm，550nm，600nm，650nm，700nm，750nm，800nm，850nm，900nm，950nm或1000nm，直径例如可以为5nm，6nm，10nm，12nm，15nm，18nm或20nm。
第三方面，在至少一个实施例中提供一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液，通过使以上所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法制备得到的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维或者以上所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散于分散介质中而形成。
根据本发明，分散介质的含义为本领域技术人员所熟知；上述蚕丝蛋白纳米纤维是均匀分散到分散介质里。本发明对于分散介质的种类没有特殊的要求，可采用本领域中常用的分散介质，例如可以为甲酸、乙酸、盐酸、氢氧化钠、氢氧化钾等。
在一种优选的实施方式中，所述分散介质包括甲酸、乙酸、丙酸、柠檬酸、盐酸、氨水、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种；
优选地，所述分散介质的pH值为2～11；
优选地，所述蚕丝蛋白纳米纤维分散液的质量浓度为0.01～5％；
优选地，所述蚕丝蛋白纳米纤维分散液中蚕丝蛋白纳米纤维的长度为50～1000nm，直径为5～20nm。
通过将上述蚕丝蛋白纳米纤维分散于选自上述溶剂中的一种及以上分散介质，能够获得蚕丝蛋白纳米纤维的分散性优异的分散液。
需要说明的是，本发明对于所述的分散介质没有特殊限制，可采用本领域常用的酸或碱，例如可以为甲酸、醋酸、丙酸、柠檬酸、盐酸、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾溶液等，优选采用的是盐酸和氢氧化钠溶液，可进一步提高纳米纤维的分散性，提高体系的分散均匀性，而且原料来源广，易于获得，成本较低。
根据本发明，蚕丝蛋白纳米纤维分散液的质量浓度为0.01～5％，典型但非限制性的，例如可以为0.01％(w/w)、0.02％(w/w)、0.03％(w/w)、0.04％(w/w)、0.05％(w/w)、0.06％(w/w)、0.07％(w/w)、0.08％(w/w)、0.09％(w/w)、0.1％(w/w)、0.2％(w/w)、0.3％(w/w)、0.4％(w/w)、0.5％(w/w)、0.6％(w/w)、0.7％(w/w)、0.8％(w/w)、0.9％(w/w)、1％(w/w)、1.5％(w/w)、2％(w/w)、2.5％(w/w)、3％(w/w)、3.5％(w/w)、4％(w/w)、4.5％(w/w)或5％(w/w)。
第四方面，在至少一个实施例中提供一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，将上述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法制备得到的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维或者上述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维与分散介质混合，经分散处理后，得到pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
在一种优选的实施方式中，所述分散处理包括均质和/或超声。应当理解的是，所述的分散处理可以为机械处理，本发明对于具体的处理方式不做特殊限制，可采用本领域常用的方式将纳米纤维均匀分散在分散介质中，例如可以采用均质、超声等。
进一步的，上述pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，包括以下步骤：
(1)配置一定浓度的酸性溶液，并搅拌均匀；
(2)加入蚕丝，并浸没在酸溶液中，得到混合液；
(3)将所述混合液置于恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，一段时间后得到固体悬浮液；
(4)取所述固体悬浮液中的水不溶物洗涤至中性；
(5)将中性的所述水不溶物与分散介质混合，经机械处理得到pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本发明通过合理调整和优化酸性溶液浓度、水解温度、水解时间、固液比、分散介质等，充分发挥各操作条件和原料等之间的协同配合作用，进一步提高纤维的分散性，大大提高丝蛋白纳米纤维的性能，使其能够更有效的发挥作用。
进一步地讲，本发明主要具有以下优势：
通过控制酸性溶液浓度、水解温度、水解时间，可以有效调控酸对丝蛋白纤维结构的破坏程度，最终形成高得率的蚕丝蛋白纳米纤维分散液，蚕丝蛋白纳米纤维的得率可达到10～90％，提高了纳米纤维制备的制备效率，为纳米纤维尺寸的调控拓宽了思路与方法。
本发明制备得到的丝蛋白纳米纤维能够长期稳定分散于水溶液中，拓宽了丝蛋白纳米纤维的应用道路。
通过调控水悬浮液的pH值，可以获得带有不同电荷的丝蛋白纳米纤维，且对pH有一定的响应性，为制备有电荷要求或者pH敏感型的材料提供新思路和方法。
所采用的制备pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的方法，工艺简单，易于实施，条件温和，可操作性强，易于实现规模化生产，所得到的产物无有机溶剂残留，具有良好的生物相容性，能够长期稳定分散，在生物、医药、复合材料、环保、光学、电学、缓释、吸附、保健食品、组织工程或伤口愈合等领域中均可得到广泛应用。
应当理解的是，上述蚕丝蛋白纳米纤维分散液和制备方法的说明中未详细描述的内容，均是本领域技术人员容易想到的常用参数，因此可以省略对其的详细说明。
第五方面，在至少一个实施例中提供一种如上所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法、所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维、所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液或所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法在生物、医药、复合材料、环保、光学、电学、缓释、吸附、保健食品、组织工程或伤口愈合领域中的应用。
本发明的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的性能优异，应用范围更广。本发明制备的蚕丝蛋白纳米纤维具有pH响应性，其在不同pH值下优异的稳定性利于与诸多高分子聚合物或纳米纤维形成新的先进复合材料，例如，蚕丝蛋白纳米纤维既可以与在酸性条件下呈正电荷的壳聚糖等高分子或几丁质纳米纤维均一混合，又可以与在碱性条件下呈负电荷的海藻酸钠等高分子或纤维素纳米纤维均一混合而不聚集，并且可以形成具有优异力学性能的复合薄膜。再例如，作为两亲聚合物的蚕丝蛋白纳米纤维由含有交替的疏水和亲水结构域的构成，可以吸收不同类型的染料，例如甲苯胺蓝或丽春红，从而产生具有不同颜色的薄膜。此外，蚕丝蛋白纳米纤维薄膜能够吸收不同种类的量子点，例如CdSeS/ZnS量子点，以开发透明光学纳米器件。这些功能化的方法可以实现该蚕丝蛋白纳米纤维在生物光学、包装和防伪设备等领域的广泛应用。
下面结合具体实施例、对比例和附图，对本发明作进一步说明。
实施例1
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，包括以下步骤：
(1)蚕丝蛋白的来源及脱胶：桑蚕丝产自中国浙江，桑蚕丝素蛋白的脱胶方法：桑蚕丝剪成1cm长，在0.5％(w/w)NaHCO3溶液中煮沸30min，蒸馏水洗涤除去NaHCO3及丝胶蛋白，重复上述步骤一次，脱胶的丝素蛋白在室温下干燥备用。
(2)配置5wt％硫酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的桑蚕丝，以固液比1：10g/mL浸没在硫酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于150℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，1h后得到固体悬浮液；
(5)取所述固体悬浮液中的水不溶物洗涤至中性；
(6)以中性水不溶物为原料配置成0.1％(w/w)的醋酸分散体系(pH≈2)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出桑蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为30％，纳米纤维的长度约200nm，直径约10nm。
实施例2
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，包括以下步骤：
(1)蚕丝蛋白的来源及脱胶：柞蚕丝产自中国浙江，柞蚕丝素蛋白的脱胶方法：柞蚕丝剪成1cm长，在0.5％(w/w)NaHCO3溶液中煮沸30min，蒸馏水洗涤除去NaHCO3及丝胶蛋白，重复上述步骤一次，脱胶的丝素蛋白在室温下干燥备用。
(2)配置10wt％硫酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的柞蚕丝，以固液比1：15g/mL浸没在硫酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于140℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，1h后得到固体悬浮液；
(5)取所述固体悬浮液中的水不溶物洗涤至中性；
(6)以中性水不溶物为原料配置成0.2％(w/w)的甲酸分散体系(pH≈2)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出柞蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为20％，纳米纤维的长度约300nm，直径约10nm。
实施例3
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，包括以下步骤：
(1)蚕丝蛋白的来源及脱胶：蓖麻蚕丝产自中国浙江，蓖麻蚕丝素蛋白的脱胶方法：蓖麻蚕丝剪成1cm长，在0.5％(w/w)NaHCO3溶液中煮沸30min，蒸馏水洗涤除去NaHCO3及丝胶蛋白，重复上述步骤一次，脱胶的丝素蛋白在室温下干燥备用。
(2)配置25wt％盐酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的蓖麻蚕丝，以固液比1：200g/mL浸没在盐酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于100℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，2h后得到固体悬浮液；
(5)取所述固体悬浮液中的水不溶物洗涤至中性；
(6)以中性水不溶物为原料配置成0.3％(w/w)的氢氧化钠分散体系(pH≈8)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出蓖麻蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为40％，纳米纤维的长度约400nm，直径约12nm。
实施例4
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，包括以下步骤：
(1)蚕丝蛋白的来源及脱胶：樗蚕丝产自中国浙江，樗蚕丝素蛋白的脱胶方法：樗蚕丝剪成1cm长，在0.5％(w/w)NaHCO3溶液中煮沸30min，蒸馏水洗涤除去NaHCO3及丝胶蛋白，重复上述步骤一次，脱胶的丝素蛋白在室温下干燥备用。
(2)配置30wt％盐酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的樗蚕丝，以固液比1：100g/mL浸没在盐酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于100℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，2h后得到固体悬浮液；
(5)取所述固体悬浮液中的水不溶物洗涤至中性；
(6)以中性水不溶物为原料配置成0.2％(w/w)的氢氧化钠分散体系(pH≈8)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出樗蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为40％，纳米纤维的长度约500nm，直径约5nm。
实施例5
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，包括以下步骤：
(1)蚕丝蛋白的来源及脱胶：樟蚕丝产自中国浙江，樟蚕丝素蛋白的脱胶方法：樟蚕丝剪成1cm长，在0.5％(w/w)NaHCO3溶液中煮沸30min，蒸馏水洗涤除去NaHCO3及丝胶蛋白，重复上述步骤一次，脱胶的丝素蛋白在室温下干燥备用。
(2)配置30wt％硫酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的樟蚕丝，以固液比1：30g/mL浸没在硫酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于50℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，3h后得到固体悬浮液；
(5)取所述固体悬浮液中的水不溶物洗涤至中性；
(6)以中性水不溶物为原料配置成0.3％(w/w)的氢氧化钾分散体系(pH≈9)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出樟蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为30％，纳米纤维的长度约400nm，直径约15nm。
实施例6
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，包括以下步骤：
(1)蚕丝蛋白的来源及脱胶：天蚕丝产自中国浙江，天蚕丝素蛋白的脱胶方法：天蚕丝剪成1cm长，在0.5％(w/w)NaHCO3溶液中煮沸30min，蒸馏水洗涤除去NaHCO3及丝胶蛋白，重复上述步骤一次，脱胶的丝素蛋白在室温下干燥备用。
(2)配置35wt％盐酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的天蚕丝，以固液比1：50g/mL浸没在盐酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于90℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，2h后得到固体悬浮液；
(5)取所述固体悬浮液中的水不溶物洗涤至中性；
(6)以中性水不溶物为原料配置成0.2％(w/w)的醋酸分散体系(pH≈3)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出天蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为10％，纳米纤维的长度约400nm，直径约6nm。
实施例7
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，包括以下步骤：
(1)蚕丝蛋白的来源及脱胶：柞蚕丝(Antheraeapernyisilk)产自中国浙江，柞蚕丝素蛋白的脱胶方法：柞蚕丝剪成1cm长，在0.5％(w/w)NaHCO3溶液中煮沸30min，蒸馏水洗涤除去NaHCO3及丝胶蛋白，重复上述步骤一次，脱胶的丝素蛋白在室温下干燥备用。
(2)配置70wt％硫酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的柞蚕丝，以固液比1：10g/mL浸没在硫酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于100℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，2h后得到固体悬浮液；
(5)取所述固体悬浮液中的水不溶物洗涤至中性；
(6)以所述的中性水不溶物为原料配置成0.2％(w/w)的氢氧化钠分散体系(pH≈8)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出柞蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为40％，纳米纤维的长度约400nm，直径约18nm。
实施例8
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，包括以下步骤：
(1)蚕丝蛋白的来源及脱胶：桑蚕丝(Antheraeapernyisilk)产自中国浙江，桑蚕丝素蛋白的脱胶方法：桑蚕丝剪成1cm长，在0.5％(w/w)NaHCO3溶液中煮沸30min，蒸馏水洗涤除去NaHCO3及丝胶蛋白，重复上述步骤一次，脱胶的丝素蛋白在室温下干燥备用。
(2)配置40wt％硫酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的桑蚕丝，以固液比1：50g/mL浸没在硫酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于90℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，3h后得到固体悬浮液；
(5)取所述固体悬浮液中的水不溶物洗涤至中性；
(6)以所述的中性水不溶物为原料配置成0.4％(w/w)的氢氧化钠分散体系(pH≈10)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出桑蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为50％，纳米纤维的长度约800nm，直径约10nm。
实施例9
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，与实施例8的区别在于：
(2)配置88wt％甲酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的桑蚕丝，以固液比1：80g/mL浸没在甲酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于120℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，4h后得到固体悬浮液；
(6)以中性水不溶物为原料配置成0.2％(w/w)的氢氧化钠分散体系(pH≈8)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出桑蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为60％，纳米纤维的长度约300nm，直径约20nm。
实施例10
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，与实施例7的区别在于：
(2)配置50wt％硫酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的柞蚕丝，以固液比1：40g/mL浸没在硫酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于60℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，0.5h后得到固体悬浮液；
(6)以中性水不溶物为原料配置成0.6％(w/w)的氢氧化钠分散体系(pH≈11)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出柞蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为70％，纳米纤维的长度约600nm，直径约16nm。
实施例11
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，与实施例8的区别在于：
(2)配置40wt％磷酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的桑蚕丝，以固液比1：60g/mL浸没在磷酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于130℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，1h后得到固体悬浮液；
(6)以中性水不溶物为原料配置成0.8％(w/w)的醋酸分散体系(pH≈5)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出桑蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为20％，纳米纤维的长度约600nm，直径约10nm。
实施例12
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，与实施例7的区别在于：
(2)配置30wt％盐酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的柞蚕丝，以固液比1：150g/mL浸没在盐酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于80℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，3h后得到固体悬浮液；
(6)以中性水不溶物为原料配置成0.5％(w/w)的氢氧化钠分散体系(pH≈8)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出柞蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为40％，纳米纤维的长度约80nm，直径约5nm。
实施例13
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，与实施例8的区别在于：
(2)配置40wt％硫酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的桑蚕丝，以固液比1：20g/mL浸没在硫酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于40℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，4h后得到固体悬浮液；
(6)以中性水不溶物为原料配置成1％(w/w)的柠檬酸分散体系(pH≈4)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出桑蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为60％，纳米纤维的长度约700nm，直径约10nm。
实施例14
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，与实施例8的区别在于：
(2)配置88wt％甲酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的桑蚕丝，以固液比1：130g/mL浸没在甲酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于80℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，3h后得到固体悬浮液；
(6)以中性水不溶物为原料配置成2％(w/w)的氢氧化钠分散体系(pH≈8)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出桑蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为40％，纳米纤维的长度约300nm，直径约8nm。
实施例15
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，与实施例8的区别在于：
(2)配置10wt％硫酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的桑蚕丝，以固液比1：90g/mL浸没在硫酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于110℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，0.5h后得到固体悬浮液；
(6)以中性水不溶物为原料配置成3％(w/w)的氢氧化钠分散体系(pH≈9)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出桑蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为50％，纳米纤维的长度约400nm，直径约5nm。
实施例16
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，与实施例7的区别在于：
(2)配置35wt％盐酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的柞蚕丝，以固液比1：20g/mL浸没在盐酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于130℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，1h后得到固体悬浮液；
(6)以中性水不溶物为原料配置成3％(w/w)的醋酸分散体系(pH≈2)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出柞蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为80％，纳米纤维的长度约500nm，直径约20nm。
实施例17
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，包括以下步骤：
(1)蚕丝蛋白的来源及脱胶：蓖麻蚕丝产自中国浙江，蓖麻蚕丝素蛋白的脱胶方法：蓖麻蚕丝剪成1cm长，在0.5％(w/w)NaHCO3溶液中煮沸30min，蒸馏水洗涤除去NaHCO3及丝胶蛋白，重复上述步骤一次，脱胶的丝素蛋白在室温下干燥备用。
(2)配置60wt％硫酸溶液，并搅拌均匀；
(3)加入脱胶的蓖麻蚕丝，以固液比1：30g/mL浸没在硫酸溶液中，得到混合液；
(4)将所述混合液置于50℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，3h后得到固体悬浮液；
(5)取所述固体悬浮液中的水不溶物洗涤至中性；
(6)以中性水不溶物为原料配置成0.2％(w/w)的氢氧化钠分散体系(pH≈8)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出蓖蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为40％，纳米纤维的长度约50nm，直径约5nm。
实施例18
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，与实施例17的区别在于：
(2)配置88wt％甲酸溶液，并搅拌均匀；
(2)加入脱胶的蓖麻蚕丝，以固液比1：70g/mL浸没在甲酸溶液中，得到混合液；
(3)将所述混合液置于60℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，5h后得到固体悬浮液；
(4)取所述固体悬浮液中的水不溶物洗涤至中性；
(5)以中性水不溶物为原料配置成2％(w/w)的盐酸分散体系(pH≈3)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出蓖麻蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为45％，纳米纤维的长度约700nm，直径约10nm。
实施例19
一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，包括以下步骤：
(1)蚕丝蛋白的来源及脱胶：柞蚕丝(Antheraeapernyisilk)产自中国浙江，柞蚕丝素蛋白的脱胶方法：柞蚕丝剪成1cm长，在0.5％(w/w)NaHCO3溶液中煮沸30min，蒸馏水洗涤除去NaHCO3及丝胶蛋白，重复上述步骤一次，脱胶的丝素蛋白在室温下干燥备用。
(2)配置60wt％硫酸溶液，并搅拌均匀；
(2)加入脱胶的柞蚕丝，以固液比1：80g/mL浸没在硫酸溶液中，得到混合液；
(3)将所述混合液置于60℃恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，2h后得到固体悬浮液；
(4)取所述固体悬浮液中的水不溶物洗涤至中性；
(5)以所述的中性水不溶物为原料配置成5％(w/w)的盐酸分散体系(pH≈3)充分搅拌均匀，经均质、超声，成功制备出柞蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
本实施例中，纳米纤维得率为90％，纳米纤维的长度约600nm，直径约15nm。
对比例1
一种蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法(现有的HFIP/超声波法)，包括：将脱胶蚕丝纤维浸入质量比为1：30的六氟异丙醇(HFIP)溶液中，并在密封容器中将混合物在60℃中温育24h。24h后，蚕丝纤维/HFIP混合物呈浆状，并分裂成直径为5－50μm且长度为50－500μm的微纤维。将干燥的微纤维移入重量比为1：200的水中，施加超声波处理以将微纤维剥离成纳米纤维。获得具有20±5nm直径和300－500nm长度的蚕丝蛋白纳米纤维。通常，在超声分散1小时后，1g脱胶丝纤维产生100mL纳米纤维水溶液，浓度为约0.1wt％，产率约为10％。
通过对比例1和本发明的实施例对比可以看出，采用现有的HFIP/超声波法制得的纳米纤维的得率低，只能达到10％；而本发明的方法可以大大提高纳米纤维的得率，纳米纤维的得率最多可达到90％。
对比例2
一种蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法(现有的甲酸/CaCl2溶解法)，包括：将甲酸和氯化钙混合，并搅拌均匀；加入脱胶蚕丝，并挤压至全部浸润，得到混合液；将所述混合液置于室温，放置一段时间，得到蚕丝蛋白纳米纤维混合液；将所述混合溶液装进透析袋，在去离子水中透析一天，期间换水若干次；离心，之后取上清液，得到蚕丝蛋白纳米纤维分散液。该方法得到的蚕丝蛋白纳米纤维的分散液仅能稳定存在6小时。
通过对比例2和本发明的实施例对比可以看出，采用现有的甲酸/CaCl2溶解法制得的纳米纤维分散液的稳定性差，仅能稳定存在6小时；而本发明的方法可以大大提高纳米纤维分散液的稳定性，该蚕丝蛋白纳米纤维能够长期稳定的分散于各种溶液如水溶液中3个月，稳定性高，应用范围更广，拓宽了丝蛋白纳米纤维的应用道路。
对比例3
一种蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，包括：将蚕丝浸没在蒸馏水中，得到混合液；将所述混合液置于恒温油浴锅，并伴以机械搅拌，一段时间后得到固体悬浮液；取所述固体悬浮液中的水不溶物洗涤至中性；将中性的所述水不溶物与分散介质混合，经机械处理后，蚕丝蛋白纳米纤维分散液得率为0。
通过对比例3和本发明的实施例对比可以看出，本发明提供的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法，通过向酸性溶液中加入蚕丝，得到混合液，将该混合液进行恒温加热及搅拌，得到固体悬浮液，将该固体悬浮液中的水不溶物分离出来，并进行洗涤至中性，将中性的所述水不溶物与分散介质混合，经机械处理得到pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液。得到pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维，本发明制备得到的蚕丝蛋白纳米纤维分散液，得率高，可达到10～90％，提高了纳米纤维制备的制备效率，为纳米纤维尺寸的调控拓宽了思路与方法。
此外，图1为本发明实施例5提供的酸水解后蚕丝蛋白的扫描电镜图；从图中可以看出，经酸水解后，蚕丝纤维部分呈短棒状，且表面蓬松，粗糙不平，末端劈裂成亚纤维；部分呈细小微米级纤维，为其进一步纳米化提供便利。
图2为本发明实施例6提供的蚕丝蛋白纳米纤维分散液的透射电子显微镜图；从图中可以看出，蚕丝蛋白纳米纤维呈均一分散的单根纤维，长度为200～800nm，直径为10～15nm。
图3为本发明实施例7提供的蚕丝蛋白纳米纤维分散液的光学照片；从图中可以看出，无偏振光下，蚕丝蛋白纳米纤维分散液均一稳定；偏振光下，呈明显的双折射现象。
图4为本发明实施例8提供的蚕丝蛋白纳米纤维分散液调节pH由2到11和由11到2时，600nm波长下的透光度；从图中可以看出，不论调节pH由2到11或是由11到2，透光率均呈现出下降－上升的趋势，对应分散－聚集－再分散的过程，说明蚕丝蛋白纳米纤维具有pH响应性。
本发明通过控制硫酸浓度、水解温度、水解时间，可以有效调控硫酸对丝蛋白纤维结构的破坏程度，有效分离单纯丝蛋白纳米纤维与其他尺寸较大的丝蛋白纤维结构，最终获得结构均一的丝蛋白纳米纤维分散液。通过调控水悬浮液的pH值，可以获得带有不同电荷的丝蛋白纳米纤维，且对pH有一定的响应性。本发明所制备的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液完全由不溶的丝蛋白纳米纤维组成，不会发生构象转变，不会发生凝胶化，可以稳定分散于水溶液，有利于制备不同形状、具有不同特性的丝蛋白功能化材料。所采用的制备方法，工艺简单，得到的产物无有机溶剂残留，具有良好的生物相容性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
向酸性溶液中加入蚕丝，得到混合液；
将所述混合液进行恒温加热，搅拌，得到固体悬浮液；
分离所述固体悬浮液中的水不溶物，将所述水不溶物洗涤至中性，得到pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液中的酸包括硫酸、盐酸、磷酸、甲酸和乙酸中的至少一种，优选为硫酸或盐酸；
优选地，所述酸性溶液的质量浓度为5～90％，优选为10～80％，进一步优选为30～60％；
优选地，所述蚕丝与酸性溶液的固液比为1：5～200g/mL，优选为1：10～150g/mL，进一步优选为1：30～100g/mL。
3.根据权利要求1所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法，其特征在于，恒温加热的方式包括水浴、油浴或超声波中的至少一种，优选为油浴；
优选地，恒温加热的温度为30～150℃，优选为35～120℃，进一步优选为40～100℃；
优选地，搅拌的时间为0.5～8h，优选为1～6h，进一步优选为1～5h。
4.根据权利要求1～3任一项所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法，其特征在于，蚕丝蛋白的来源包括桑蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝、樗蚕丝、樟蚕丝或天蚕丝中的至少一种，优选为桑蚕丝或柞蚕丝；
优选地，还包括对蚕丝进行预处理的步骤，具体包括：
将蚕丝进行裁剪，长度为0.5～1.5cm，将裁剪后的蚕丝置于质量浓度为0.2～2.0％的碳酸氢钠溶液中煮沸20～40min；
然后用水洗涤，除去碳酸氢钠及丝胶蛋白，重复以上步骤至少一次，得到脱胶的蚕丝。
5.一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维，其特征在于，采用权利要求1～4任一项所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法制备得到；
优选地，所述蚕丝蛋白纳米纤维的长度为50～1000nm，直径为5～20nm。
6.一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液，其特征在于，通过使权利要求1～4任一项所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法制备得到的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维或者权利要求5所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散于分散介质中而形成。
7.根据权利要求6所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液，其特征在于，所述分散介质包括甲酸、乙酸、丙酸、柠檬酸、盐酸、氨水、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种；
优选地，所述分散介质的pH值为2～11；
优选地，所述蚕丝蛋白纳米纤维分散液的质量浓度为0.01～5％；
优选地，所述蚕丝蛋白纳米纤维分散液中蚕丝蛋白纳米纤维的长度为50～1000nm，直径为5～20nm。
8.一种pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，其特征在于，将权利要求1～4任一项所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法制备得到的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维或者权利要求5所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维与分散介质混合，经分散处理后，得到pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液。
9.根据权利要求8所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法，其特征在于，所述分散处理包括均质和/或超声。
10.如权利要求1～4任一项所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维的制备方法、权利要求5所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维、权利要求6～7任一项所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液或权利要求8～9任一项所述的pH敏感型蚕丝蛋白纳米纤维分散液的制备方法在生物、医药、复合材料、环保、光学、电学、缓释、吸附、保健食品、组织工程或伤口愈合领域中的应用。
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