CN112831858B - 一种用于蚕丝纤维化的生物活性试剂和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于蚕丝纤维化的生物活性试剂和方法，所述用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，包括活性缓冲溶液；所述活性缓冲溶液，按照质量百分比计，组成如下：表面活性剂或分散剂1.5‑7.5%；保护剂1‑6%；糖源0.5‑4%；余量为pH为7.2‑7.4的缓冲液。所述用于蚕丝纤维化的生物活性试剂可有效避免丝素损伤、丝胶去除不完全、粘连缠绕等。

Description

一种用于蚕丝纤维化的生物活性试剂和方法

技术领域

本发明涉及蚕丝加工领域，主要涉及一种用于蚕丝纤维化的生物活性试剂和方法。

背景技术

生物医学所采用的反应载体均为化学合成和修饰的高分子材料或纳米材料，其不仅可以连接蛋白质物质（如抗原、抗体等），还可以连接核酸类物质。常用的生物反应载体主要是通过化学合成手段获得，包括微孔板、微珠及硝酸纤维素膜（NC膜）等。然而目前生物配体与载体的结合杂乱无序、低效率的问题尚未解决，同时化学载体对有效生物活性损失很大，直接影响了分子、免疫生物学实验技术的敏感性、准确性和实用性。

桑蚕茧因其良好的血液相容性、细胞相容性、机械性能等特点，蚕丝及其相关制品已在生物医学领域得到广泛的应用。其具有天然的多层孔隙膜结构，比表面积大，表面具有丰富的蛋白偶联位点，且对偶联的蛋白具有良好的保护作用，是一种性能优异、成本低廉、环境友好的生物反应载体。但每个蚕茧的整体厚度不一、结构不均匀，桑蚕茧作为膜材料的大规模应用受到了一定限制。因此，有必要对其进行均一化、规范化处理，以得到性能一致的膜材料。

蚕丝是连续长纤维，主要成分为丝素。还含有相当数量的丝胶及少量油脂、蜡质、毛发、草屑等杂质。其中，丝胶对丝素有一定的保护作用，但是如果丝胶含量过多，就会影响丝素的光泽和手感以及丝纤维的工艺加工；而油脂、蜡质等其他杂质则会给后加工带来一定的困难。因此，在加工之前，必须除去大部分丝胶以及油脂、蜡质等杂质，使丝纤维柔软、疏松、洁净，这一工序就是蚕丝纤维的脱胶。

蚕丝的脱胶目的是利用化学试剂，配合物理的、机械的作用，去除织物上所含的天然杂质（主要是丝胶），得到光泽肥亮、手感柔软、白度纯正、纹路清晰、渗透性好的练白产品。

制备生物反应载体首先是蚕丝纤维化处理，去除丝胶、油脂等杂质，以获得较短的、均一的纤维原材料。丝胶会影响蚕丝光泽、手感、漂白效果，甚至后续的制备生物反应载体的修饰效果。常规处理方法有以下三种：

物理方式：水浴煮沸脱胶、高温高压脱胶，原理：丝胶溶于水，丝素不溶于水；

化学方式：碳酸钠碱溶液脱胶、中性皂脱胶、酸脱胶，原理：丝素、丝胶对化学药品的稳定性差异。

生物方式：酶脱胶，原理：不同酶对蛋白不同的水解特异性和专一性。

但是，物理和化学方式具有时间短、成本低的优点，但是工艺处理不当会损伤丝素、降低纤维强伸度等物理性能，且会产生大量废液。而生物方式具有方式温和、脱胶效果好的优点，但是，成本高，难以工业化批量使用。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于蚕丝纤维化的生物活性试剂和方法，旨在解决现有生物处理方式不适合工业化批量使用的问题。

本发明的技术方案如下：

一种用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，其中，包括活性缓冲溶液；

所述活性缓冲溶液，按照质量百分比计，组成如下：

表面活性剂或分散剂1.5-7.5%；

保护剂1-6%；

糖源0.5-4%；

余量为pH为7.2-7.4的缓冲液。

所述的用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，其中，所述缓冲液为PBS缓冲液、tris-Hcl缓冲液、硼酸盐缓冲液中的一种或两种以上。

所述的用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，其中，所述缓冲液为采用浓度为0.01M的PBS缓冲液、浓度为0.01M的tris-Hcl缓冲液、浓度为0.01M的硼酸盐缓冲液的混合缓冲溶液。

所述的用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，其中，所述表面活性剂或分散剂包括聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。

所述的用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，其中，所述表面活性剂或分散剂为以下组分：

聚乙烯吡咯烷酮0.5-3%；

聚乙二醇1-4.5%。

所述的用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，其中，所述保护剂为牛血清蛋白；所述糖源为蔗糖。

所述的用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，其中，所述生物活性试剂还包括甘油和酶的混合液、蛋白酶抑制剂；

所述甘油和酶的混合液为甘油、脂肪酶、木瓜蛋白酶的混合液。

所述的用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，其中，所述甘油和酶的混合液，按照质量份数计，组成如下：

甘油10-40份，脂肪酶10-20份，木瓜蛋白酶5-20份。

一种用于蚕丝纤维化的方法，其中，采用如上所述的生物活性试剂进行处理，包括以下步骤：

取适当蚕茧，用水清洗浸泡0.5-3h，水浴50-70℃，1-3h，去除蚕茧表面杂质；

将蚕丝浸泡在活性缓冲溶液中，洗涤搅拌20~50min；

将蚕茧切成0.5mm~2mm的蚕丝；

在蚕丝浆液中，加入甘油和酶的混合液，25-37℃下边搅拌边孵育20~50min；

加入蛋白酶抑制剂，作用3~10min，过滤蚕丝，去除滤液，用纯水洗涤蚕丝3次后，将蚕丝悬浮于水中，得蚕丝浆。

所述的用于蚕丝纤维化的方法，其中，每克蚕茧加入4-8mL缓冲液；每升缓冲液按20%-50%体积比加入的甘油、酶混合液；每升缓冲液加入2-10克的蛋白酶抑制剂；

将蚕茧切成蚕丝的过程为采用打浆机以物理方法处理蚕茧。

有益效果：本发明的用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，不仅适用于大规模温和处理蚕丝纤维化，丝胶、油脂杂质去除率高，效果好，成本低廉，而且还解决了采用物理和化学方式处理存在的丝胶去除不完全、丝素损伤、蚕丝纤维粘连难分离的问题。采用本发明所提供的用于蚕丝纤维化的生物活性试剂处理蚕丝，有利于后续蚕丝制浆、成膜及后续生物活性修饰。

附图说明

图1为不同方式处理蚕茧后蚕丝形态的电镜对比图。

具体实施方式

本发明提供一种用于蚕丝纤维化的生物活性试剂和方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，是一种生物活性缓冲溶液，可有效避免丝素损伤、丝胶去除不完全、粘连缠绕等。该处理利于后续蚕丝制浆、成膜及后续生物活性修饰。

具体地，所述用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，包括活性缓冲溶液；

所述活性缓冲溶液，按照质量百分比计，组成如下：

表面活性剂或分散剂1.5-7.5%；

保护剂1-6%；

糖源0.5-4%；

余量为pH为7.2-7.4的缓冲液。

其中，所述缓冲液为PBS缓冲液、 tris-Hcl缓冲液、硼酸盐缓冲液等中的一种或多种。在本发明实施例方案中，优选为采用浓度为0.01M的PBS缓冲液、浓度为0.01M的tris-Hcl缓冲液、浓度为0.01M的硼酸盐缓冲液的混合缓冲溶液。这三种为基础缓冲液，采用pH为7.2-7.4的这种混合缓冲溶液，可以更好地维持纤维形态，保证蛋白酶活性，且能更好地将杂质分离。

所述表面活性剂或分散剂可以为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等。在本发明实施例方案中，优选为采用聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮的组合，所述表面活性剂或分散剂为：

聚乙烯吡咯烷酮0.5-3%；

聚乙二醇1-4.5%。

所述保护剂优选为牛血清蛋白（BSA），所述糖源优选为蔗糖。

采用聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、牛血清蛋白、蔗糖的组合，可以有助于单根纤维形成、减少纤维聚集，而且能有效去除杂质，不会对蚕丝纤维造成损伤。并且，以上原料来源广泛，容易获取，且成本低。

进一步地，所述生物活性试剂，还包括甘油和酶的混合液。

其中，所述甘油和酶的混合液为甘油、脂肪酶、木瓜蛋白酶的混合液。

优选地，所述甘油和酶的混合液，按照质量份数计，组成如下：

甘油10-40份，脂肪酶10-20份，木瓜蛋白酶5-20份。

甘油用于保护酶活性，维持酶的作用活性，避免不利条件，如温度、pH等变化带来损失，保证杂质的去除效果。

进一步地，所述生物活性试剂，还包括蛋白酶抑制剂。

所述蛋白酶抑制剂用于抑制木瓜蛋白酶，防止木瓜蛋白酶损伤蚕丝纤维。所述蛋白酶抑制剂优选为蛋白酶抑制剂PMSF。

本发明提供一种用于蚕丝纤维化的方法，所述方法中采用如上所述的生物活性试剂进行处理，具体包括以下步骤：

取适当蚕茧，用水清洗浸泡0.5-3h，水浴50-70℃，1-3h，浸泡洗涤去除蚕茧表面杂质；

将蚕丝浸泡在活性缓冲溶液中，洗涤搅拌20~50min；其中，每克蚕茧加入4-8mL缓冲液；

将蚕茧切成0.5mm~2mm的蚕丝；在此步骤中，优选为用打浆机以物理方法处理蚕茧，用打浆机的剪切力与纤维之间的摩擦力适当切断蚕丝的天然长纤维，制备短纤维原料，同时在打浆过程中，蚕丝纤维吸水润胀变软，提高柔软性与可塑性；

在蚕丝浆液中，加入甘油和酶的混合液，25-37℃下边搅拌边孵育20~50min；其中，每升缓冲液按20%-50%体积比加入的甘油、酶混合液；

加入蛋白酶抑制剂PMSF，作用3~10min，用200目筛网过滤蚕丝，去除滤液，用纯水洗涤蚕丝3次后，将蚕丝悬浮于水中，得蚕丝浆；其中，每升缓冲液加入2-10克的蛋白酶抑制剂。

采用上述方法制备得到的蚕丝浆，可以作为后续制备生物载体的材料（类似造纸）。

以下通过具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

取适当50g蚕茧，用水清洗浸泡1h，水浴60℃，2h，浸泡洗涤去除蚕茧表面杂质。

将浓度为0.01M、pH为7.2的PBS缓冲液、浓度为0.01M、pH为7.2的tris-Hcl缓冲液、浓度为0.01M、pH为7.2的硼酸盐缓冲液按照1:1:1的体积比混合制成混合缓冲溶液。配制活性缓冲溶液，按照质量百分比计，组成如下：聚乙烯吡咯烷酮1.8%；聚乙二醇2.5%；牛血清蛋白5%；蔗糖3.5%；余量为混合缓冲溶液。

将上述蚕茧用300ml活性缓冲溶液浸泡，洗涤搅拌30min。

用打浆机以物理方法处理蚕茧，用打浆机的剪切力与纤维之间的摩擦力适当切断蚕丝的天然长纤维，将蚕茧切成0.5mm~2mm的蚕丝。

在蚕丝浆液中，加入120ml甘油和酶的混合液，30℃下边搅拌边孵育30min。所述甘油和酶的混合液，按照质量份数计，组成包括甘油40份，脂肪酶20份，木瓜蛋白酶20份。

加入1.8g蛋白酶抑制剂PMSF，作用5min后，用200目筛网，过滤蚕丝短纤维，弃滤液，用纯水洗涤3次后，悬浮于水中，得蚕丝浆。

对比例

物理方式：取50g蚕茧，剪成大约1平方厘米的碎片后，置于水中，水浴煮沸30min，取出碎片，纯净水冲洗3次，得蚕丝浆液。

化学方式：取50g蚕茧，剪成大约1平方厘米的碎片后，置于1.0mol/L的碳酸钠碱溶液，搅拌洗涤30min，取出碎片，纯净水冲洗3次，得蚕丝浆液。

分别将实施例1和对比例得到的蚕丝浆液进行真空抽滤脱水、压轧成型、高温高压干燥，得到三种蚕丝薄膜，观察其形态。结果如图1所示，其中，图1中未经处理是天然的蚕茧薄膜形态，物理处理是经过物理方式处理的蚕丝薄膜形态，化学处理是经过化学方式处理的蚕丝薄膜形态，生物处理是经过本实施例方式处理的蚕丝薄膜形态。从图1可以看出，物理和化学方式工艺处理会损伤丝素、降低纤维强伸度等物理性能；而采用本实施例的处理方式最温和，脱胶效果好，蚕丝表面圆润光滑、无杂质，且具备天然蚕茧的膜渗透性、孔隙率、膜孔径等。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，其特征在于，包括活性缓冲溶液；

所述活性缓冲溶液，按照质量百分比计，组成如下：

表面活性剂或分散剂1.5-7.5％；

保护剂1-6％；

糖源0.5-4％；

余量为pH为7.2-7.4的缓冲液；

所述缓冲液为PBS缓冲液、tris-Hcl缓冲液、硼酸盐缓冲液中的一种或两种以上；

所述表面活性剂或分散剂为以下组分：

聚乙烯吡咯烷酮0.5-3％；

聚乙二醇1-4.5％；

所述保护剂为牛血清蛋白；所述糖源为蔗糖；

所述生物活性试剂还包括甘油和酶的混合液、蛋白酶抑制剂；

所述甘油和酶的混合液为甘油、脂肪酶、木瓜蛋白酶的混合液。

2.根据权利要求1所述的用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，其特征在于，所述缓冲液为采用浓度为0.01M的PBS缓冲液、浓度为0.01M的tris-Hcl缓冲液、浓度为0.01M的硼酸盐缓冲液的混合缓冲溶液。

3.根据权利要求1所述的用于蚕丝纤维化的生物活性试剂，其特征在于，所述甘油和酶的混合液，按照质量份数计，组成如下：

甘油10-40份，脂肪酶10-20份，木瓜蛋白酶5-20份。

4.一种用于蚕丝纤维化的方法，其特征在于，采用如上权利要求1～3任一所述的生物活性试剂进行处理，包括以下步骤：

取适当蚕茧，用水清洗浸泡0.5-3h，水浴50-70℃，1-3h，去除蚕茧表面杂质；

将蚕丝浸泡在活性缓冲溶液中，洗涤搅拌20～50min；

将蚕茧切成0.5mm～2mm的蚕丝；

在蚕丝浆液中，加入甘油和酶的混合液，25-37℃下边搅拌边孵育20～50min；

加入蛋白酶抑制剂，作用3～10min，过滤蚕丝，去除滤液，用纯水洗涤蚕丝3次后，将蚕丝悬浮于水中，得蚕丝浆。

5.根据权利要求4所述的用于蚕丝纤维化的方法，其特征在于，每克蚕茧加入4-8mL缓冲液；每升缓冲液按20％-50％体积比加入的甘油、酶混合液；每升缓冲液加入2-10克的蛋白酶抑制剂；

将蚕茧切成蚕丝的过程为采用打浆机以物理方法处理蚕茧。

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