CN110699855B - 一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，包括：将壳聚糖溶于三氟乙酸中，还原型人发角蛋白溶于六氟异丙醇中，再将壳聚糖三氟乙酸溶液与还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合均匀，得到纺丝液并进行静电纺丝，得到壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜；将壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸没在PBS溶液中，通入氧气进行一步氧化，然后浸入DMSO溶液中进行二步氧化，水洗后冻干并经等离子体处理活化；将活化后的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜在吡咯蒸汽中熏蒸，再浸泡入FeCl3溶液中，吡咯聚合反应之后再水洗、冻干即得导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜。与现有技术相比，本发明制备的纳米纤维膜机械强度高、导电性好、电导率较高。

Description

一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法
技术领域
本发明涉及生物医学工程领域，尤其涉及一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法。
背景技术
神经组织损伤的救治与修复一直是生命科学领域研究的重要课题，由于严重创伤、肿瘤切除、先天性畸形等原因造成的神经缺损，其修复和功能重建仍是临床难题。对于神经长段缺损，植入神经导管材料在缺损的近、远两端起到桥接作用，替代自体神经修复神经缺损已成为一种趋势。
但神经系统并非单纯的组织学结构，它处于复杂的电学微环境之中，除了输送神经营养物质，还传递生理电信号，在生长和修复过程中均伴发电现象。生物体内普遍存在的生物电活动在维持正常生理功能方面必不可少，如神经系统的信号传导、肌肉收缩以及伤口愈合等。传统的神经修复支架材料因不具导电性或导电性较差，无法在神经修复过程中实施电信号传递以刺激和引导神经生长及轴突再生。神经修复后虽然有大量再生神经纤维，但由于运动终板等靶器官因失去电刺激而萎缩，功能恢复欠佳。尽管功能性电刺激促进周围神经再生的机制尚不明确，但大量的细胞和分子水平研究表明：通过具有电活性神经支架的电刺激可改变细胞外基质分子的局域电场，增加细胞对细胞外基质中蛋白的吸附和DNA的合成，从而促进神经细胞贴附、迁移和轴突生长。因而，寻找具有电活性的支架材料已成为神经组织工程研究的重要内容。
另外，人发角蛋白非神经移植材料是以经特殊控制性生物化学方法处理后的人发为基质，外包一层生物膜的复合体，用于桥接神经缺损，动物实验已经初步证明再生良好的神经纤维可长过该桥接物体。由于人发角蛋白非神经移植材料是一种生物性制品，经特殊的生物化学方法处理后具有抗原性小、可被吸收和可刺激神经纤维生长等优点，预计其效果将远较其他非神经移植材料为佳。但是氧化型的人发角蛋白由于二硫键被破坏，其生物活性无法与原生人发角蛋白相比；而还原型人发角蛋白由于二硫键断开，其机械强度大大下降，无法直接用于制备组织工程材料。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法。本发明制备的纳米纤维膜机械强度高于一般的角蛋白纳米纤维膜，且具备良好的导电性，电导率较高。
为解决上述问题，本发明提供了一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将壳聚糖溶于三氟乙酸中得壳聚糖三氟乙酸溶液；将还原型人发角蛋白溶于六氟异丙醇中得还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液；将所述壳聚糖三氟乙酸溶液与所述还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合搅拌均匀，得到纺丝液；
(2)采用纺丝液进行静电纺丝，得到壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸没在PBS溶液中，通入氧气进行一步氧化反应；
(4)将步骤(3)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸入DMSO溶液中进行二步氧化反应；
(5)将步骤(4)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜水洗两遍后，冻干并经等离子体处理活化；
(6)将步骤(5)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜在饱和的吡咯蒸汽中熏蒸，再浸泡入FeCl3溶液中进行吡咯聚合反应，然后水洗两遍，冻干即得导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜。
优选的，步骤(1)中，所述壳聚糖的粘均分子量为5.0×105，脱乙酰度为80～85％；所述壳聚糖三氟乙酸溶液中壳聚糖的浓度为20～40g/L；所述还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液中还原型人发角蛋白的浓度为50～80g/L；所述壳聚糖三氟乙酸溶液与所述还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液的体积比为1:1～4。
优选的，步骤(3)中，一步氧化反应的时间为12～24h。
优选的，步骤(4)中，所述DMSO溶液浓度为20～30％(v/v)。
优选的，步骤(4)中，所述的二步氧化反应的时间为1～4h。
优选的，步骤(5)中，所述等离子体处理的条件为：气体采用氨，处理功率为250～300W，压强50～60Pa，处理时间为10～15min。
优选的，步骤(6)中，所述熏蒸的时间为1～2h。
优选的，步骤(6)中，所述FeCl3溶液的浓度为5～10g/L。
优选的，步骤(6)中，所述浸泡的浴比为1:(100～300)，浸泡的温度为0～4℃，浸泡的时间为12～24h。
优选的，步骤(5)和(6)中，所述冻干的温度为-30～-20℃，真空度为0.100～0.024mBar，冻干时间为3～5d。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1)在纳米纤维上进行了两步原位氧化过程，在不破坏纤维结构和取向的前提下对角蛋白的二硫键实施了重建，使得壳聚糖/角蛋白形成的纳米纤维强度大大提高。
2)使用等离子体处理技术使壳聚糖/角蛋白纳米纤维表面活性增强，能够强化吡咯的沉积作用，使吡咯在纤维上的饱和浓度大大提高。
3)使用吡咯蒸汽在壳聚糖/角蛋白纳米纤维上沉积并原位聚合，大大简化了聚合工艺和难度。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的纳米纤维膜扫描电镜照片。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
实施例1
(1)将0.3g粘均分子量为5.0×105，脱乙酰度为82％的壳聚糖溶于10ml三氟乙酸中，制备壳聚糖三氟乙酸溶液，同时将0.9g还原型人发角蛋白溶于15ml六氟异丙醇中，制备原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液，再将壳聚糖三氟乙酸溶液与还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合搅拌均匀，得到纺丝液；
(2)采用纺丝液进行静电纺丝，得到壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸没在PBS溶液中，通入氧气进行一步氧化，氧化时间为20h；
(4)将步骤(3)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸入25％(v/v)DMSO溶液中进行二步氧化，氧化时间为3h；
(5)将步骤(4)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜水洗两遍后，在-27℃、真空度为0.064mBar条件下冻干4d并经等离子体处理活化，活化条件：气体采用氨，处理功率为280W，压强55Pa，处理时间为12min；
(6)将步骤(5)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜在饱和的吡咯蒸汽中熏蒸1.5h，再以浴比1:200浸泡入6g/LFeCl3溶液中，在2℃下吡咯聚合20h之后再水洗两遍，在-25℃、真空度为0.84mBar条件下冻干4d即得导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜，扫描电镜照片如图1所示。
实施例2
(1)将0.08g粘均分子量为5.0×105，脱乙酰度为80％的壳聚糖溶于4ml三氟乙酸中，制备壳聚糖三氟乙酸溶液；同时将0.8g还原型人发角蛋白溶于16ml六氟异丙醇中，制备原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液，再将壳聚糖三氟乙酸溶液与还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合搅拌均匀，得到纺丝液；
(2)采用纺丝液进行静电纺丝，得到壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸没在PBS溶液中，通入氧气进行一步氧化，氧化时间为12h；
(4)将步骤(3)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸入20％(v/v)DMSO溶液中进行二步氧化，氧化时间为1h；
(5)将步骤(4)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜水洗两遍后，在-30℃、真空度为0.100mBar条件下冻干3d并经等离子体处理活化，活化条件：气体采用氨，处理功率为250W，压强50Pa，处理时间为10min；
(6)将步骤(5)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜在饱和的吡咯蒸汽中熏蒸1h，再以浴比1:100浸泡入5g/LFeCl3溶液中，在0℃下吡咯聚合12h之后再水洗两遍，在-30℃、真空度为0.100mBar条件下冻干3d即得导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜。
实施例3
(1)将0.4g粘均分子量为5.0×105，脱乙酰度为85％的壳聚糖溶于10ml三氟乙酸中，制备壳聚糖三氟乙酸溶液；同时将0.8g还原型人发角蛋白溶于10ml六氟异丙醇中，制备原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液，再将壳聚糖三氟乙酸溶液与还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合搅拌均匀，得到纺丝液；
(2)采用纺丝液进行静电纺丝，得到壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸没在PBS溶液中，通入氧气进行一步氧化，氧化时间为24h；
(4)将步骤(3)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸入30％(v/v)DMSO溶液中进行二步氧化，氧化时间为4h；
(5)将步骤(4)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜水洗两遍后，在-20℃、真空度为0.024mBar条件下冻干5d并经等离子体处理活化，活化条件：气体采用氨，处理功率为300W，压强60Pa，处理时间为15min；
(6)将步骤(5)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜在饱和的吡咯蒸汽中熏蒸2h，再以浴比1:300浸泡入10g/LFeCl3溶液中，在4℃下吡咯聚合24h之后再水洗两遍，在-20℃、真空度为0.024mBar条件下冻干5d即得导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜。
对比例1
(1)将0.3g粘均分子量为5.0×105，脱乙酰度为82％的壳聚糖溶于10ml三氟乙酸中，制备壳聚糖三氟乙酸溶液；同时将0.9g还原型人发角蛋白溶于15ml六氟异丙醇中，制备原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液，再将壳聚糖三氟乙酸溶液与还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合搅拌均匀，得到纺丝液；
(2)采用纺丝液进行静电纺丝，得到壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸没在PBS溶液中，通入氧气进行一步氧化，氧化时间为20h；
(4)将步骤(3)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜水洗两遍后，在-27℃、真空度为0.064mBar条件下冻干4d并经等离子体处理活化，活化条件：气体采用氨，处理功率为280W，压强55Pa，处理时间为12min；
(5)将步骤(4)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜在饱和的吡咯蒸汽中熏蒸1.5h，再以浴比1:200浸泡入6g/LFeCl3溶液中，在2℃下吡咯聚合20h之后再水洗两遍，在-25℃、真空度为0.84mBar条件下冻干4d即得导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜。
对比例2
(1)将0.3g粘均分子量为5.0×105，脱乙酰度为82％的壳聚糖溶于10ml三氟乙酸中，制备壳聚糖三氟乙酸溶液，同时将0.9g还原型人发角蛋白溶于15ml六氟异丙醇中，制备原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液，再将壳聚糖三氟乙酸溶液与还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合搅拌均匀，得到纺丝液；
(2)采用纺丝液进行静电纺丝，得到壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸入25％(v/v)DMSO溶液中进行一步氧化，氧化时间为3h；
(4)将步骤(3)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜水洗两遍后，在-27℃、真空度为0.064mBar条件下冻干4d并经等离子体处理活化，活化条件：气体采用氨，处理功率为280W，压强55Pa，处理时间为12min；
(5)将步骤(4)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜在饱和的吡咯蒸汽中熏蒸1.5h，再以浴比1:200浸泡入6g/LFeCl3溶液中，在2℃下吡咯聚合20h之后再水洗两遍，在-25℃、真空度为0.84mBar条件下冻干4d即得导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜。
对比例3
(1)将0.3g粘均分子量为5.0×105，脱乙酰度为82％的壳聚糖溶于10ml三氟乙酸中，制备壳聚糖三氟乙酸溶液，同时将0.9g还原型人发角蛋白溶于15ml六氟异丙醇中，制备原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液，再将壳聚糖三氟乙酸溶液与还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合搅拌均匀，得到纺丝液；
(2)采用纺丝液进行静电纺丝，得到壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸没在PBS溶液中，通入氧气进行一步氧化，氧化时间为20h；
(4)将步骤(3)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸入25％(v/v)DMSO溶液中进行二步氧化，氧化时间为3h；
(5)将步骤(4)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜水洗两遍后，在-27℃、真空度为0.064mBar条件下冻干4d；
(6)将步骤(5)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜在饱和的吡咯蒸汽中熏蒸1.5h，再以浴比1:200浸泡入6g/LFeCl3溶液中，在2℃下吡咯聚合20h之后再水洗两遍，在-25℃、真空度为0.84mBar条件下冻干4d即得导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜。
电导率测定：
采用四探针电导率测定仪测定材料的电导率，结果见表1。
表1实施例1-3及对比例1-3提供的纤维膜材料的电导率
电导率(S/cm)
实施例1 1.6±0.2
实施例2 1.5±0.1
实施例3 1.6±0.2
对比例1 1.0±0.1
对比例2 1.1±0.2
对比例3 0.7±0.2
从表1结果可知，实施例1-3制备的导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜电导率较高，对比例1和对比例2得到的材料的电导率稍低(p<0.05)，原因在于二硫键的生成对其表面的聚吡咯掺杂有一定的影响，而对比例3的材料电导率明显下降是由于纳米纤维未经等离子体处理造成吡咯单体的饱和浓度大大降低以致于纳米纤维表面的聚吡咯沉积层远不及其他材料。
纳米纤维膜力学性能测试：
将实施例与对比例的纳米纤维膜剪成10mm×30mm的试样，待测试样的厚度用千分尺测量，拉伸试验在H5K-S型万能材料试验机上进行，测试条件：相对湿度60％，环境温度20℃，拉伸速率10mm/min，分别测定纳米纤维膜纵向(纤维取向)和横向(垂直纤维取向)的平均拉伸强度，结果见表2。
表2纳米纤维膜的力学性能测试结果
Figure BDA0002265773260000041
从表2可知，实施例制备的纳米纤维膜纵向拉伸强度较高，说明纳米纤维中的角蛋白进行了正确的二硫键连接，即经过了两步氧化达到的效果。而对比例1和对比例2的纳米纤维膜由于仅有一步氧化过程，二硫键的连接没有达到最好的效果，因此纵向拉伸强度和横向拉伸强度都明显降低。
细胞毒性实验：
将实施例与对比例的纳米纤维膜剪成96孔培养板的大小并用紫外消毒2h，把总量为104的小鼠成纤维细胞L929接种在DMEM培养基上，向DMEM培养基中添加10％的胎牛血清以及1％的青霉素/链霉素。将种有细胞的膜置于37℃饱和湿度5％CO2下培养，使细胞分散开并粘附在纳米纤维膜上。培养24h后用PBS溶液轻轻洗涤纳米纤维膜。25μl5mg/ml噻唑蓝(MTT)溶液加入培养孔中在37℃下孵育4h，然后加入150μl二甲基亚砜，充分溶解后，用酶标仪在490nm波长处测量溶液的吸光度，计算细胞存活率，结果见表3。
表3细胞存活率结果
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
细胞存活率(％) 95％ 98％ 97％ 96％ 95％ 96％
表3表明，实施例1-3和对比例1-3制备的纳米纤维膜对细胞均没有显著的毒性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将壳聚糖溶于三氟乙酸中得壳聚糖三氟乙酸溶液；将还原型人发角蛋白溶于六氟异丙醇中得还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液；将所述壳聚糖三氟乙酸溶液与所述还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合搅拌均匀，得到纺丝液；
(2)采用纺丝液进行静电纺丝，得到壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸没在PBS溶液中，通入氧气进行一步氧化反应；
(4)将步骤(3)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸入DMSO溶液中进行二步氧化反应；
(5)将步骤(4)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜水洗两遍后，冻干并经等离子体处理活化；
(6)将步骤(5)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜在饱和的吡咯蒸汽中熏蒸，再浸泡入FeCl3溶液中进行吡咯聚合反应，然后水洗两遍，冻干即得导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜。
2.根据权利要求1所述的一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述壳聚糖的粘均分子量为5.0×105，脱乙酰度为80～85％；所述壳聚糖三氟乙酸溶液中壳聚糖的浓度为20～40g/L；所述还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液中还原型人发角蛋白的浓度为50～80g/L；所述壳聚糖三氟乙酸溶液与所述还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液的体积比为1:1～4。
3.根据权利要求1所述的一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，一步氧化反应的时间为12～24h。
4.根据权利要求1所述的一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述DMSO溶液浓度为20～30％(v/v)。
5.根据权利要求1所述的一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的二步氧化反应的时间为1～4h。
6.根据权利要求1所述的一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述等离子体处理的条件为：气体采用氨气，处理功率为250～300W，压强50～60Pa，处理时间为10～15min。
7.根据权利要求1所述的一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述熏蒸的时间为1～2h。
8.根据权利要求1所述的一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述FeCl3溶液的浓度为5～10g/L。
9.根据权利要求1所述的一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述浸泡的浴比为1:(100～300)，浸泡的温度为0～4℃，浸泡的时间为12～24h。
10.根据权利要求1所述的一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(5)和(6)中，所述冻干的温度为-30～-20℃，真空度为0.100～0.024mBar，冻干时间为3～5d。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023511391A (ja) * 2020-01-21 2023-03-17 ニューテック・ベンチャーズ ケラチン繊維の連続的製造

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101979428A (zh) * 2010-10-09 2011-02-23 天津工业大学 一种动物毛发溶解剂及角蛋白溶液的制备方法和用途
CN102120753A (zh) * 2010-12-23 2011-07-13 暨南大学 一种改性角蛋白材料及其制备方法和应用
CN102619093A (zh) * 2011-01-26 2012-08-01 北京服装学院 一种超疏水耐水洗性导电织物及制备方法
CN108295310A (zh) * 2018-01-22 2018-07-20 南通大学 一种导电型组织工程支架及其制备方法和应用
CN110141527A (zh) * 2019-06-14 2019-08-20 南通大学 一种营养角蛋白面膜的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10293080B2 (en) * 2016-10-05 2019-05-21 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of Northern Arizona University Ionic liquids that sterilize and prevent biofilm formation in skin wound healing devices

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101979428A (zh) * 2010-10-09 2011-02-23 天津工业大学 一种动物毛发溶解剂及角蛋白溶液的制备方法和用途
CN102120753A (zh) * 2010-12-23 2011-07-13 暨南大学 一种改性角蛋白材料及其制备方法和应用
CN102619093A (zh) * 2011-01-26 2012-08-01 北京服装学院 一种超疏水耐水洗性导电织物及制备方法
CN108295310A (zh) * 2018-01-22 2018-07-20 南通大学 一种导电型组织工程支架及其制备方法和应用
CN110141527A (zh) * 2019-06-14 2019-08-20 南通大学 一种营养角蛋白面膜的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
角蛋白的分子构成、提取及应用;贾如琰;《化学通报》;20080430;正文2.2.3-2.2.3 *

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