CN117143215A - 一种家蚕和野蚕丝素蛋白的溶解方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种家蚕和野蚕丝素蛋白的溶解方法，将家蚕、或栗蚕和樗蚕等野蚕的蚕茧或蚕丝与2wt％的碳酸钠等碱性脱胶剂进行脱胶解舒处理后，获得丝素蛋白纤维。在大于95℃条件下，将干燥后丝素蛋白纤维与氯化锌‑乙醇‑水三元溶解体系混合，并保持一定时间温度，即得到蚕丝丝素蛋白溶液；所述氯化锌‑乙醇‑水三元溶解体系的最佳摩尔比为3:1:8。通过本发明溶解体系制备的丝素蛋白浓度在2.5‑10wt％，获得的丝素蛋白材料生物相容性好，可以用于制备纤维、贴片膜、凝胶、海绵、微针、生物补片及组织工程支架等系列生物医用材料。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种家蚕和野蚕丝素蛋白的溶解方法。
背景技术
蚕丝蛋白又名丝素蛋白。是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，含量约占蚕丝的70％～80％，含有18种氨基酸，其中甘氨酸(gly)、丙氨酸(ala)和丝氨酸(ser)约占总组成的80％以上。丝素蛋白具有很好的生物相容性，能制备成膜、凝胶、微胶囊等多种形态的材料，由于它独特的理化性能，目前丝素蛋白材料在生物医学材料领域被广泛的研究，如固定化酶材料、细胞培养基质、药物缓释剂、人工器官等等。
栗蚕(Dictyoploca japonica Moore)又名银杏大蚕蛾，是一种以板栗叶和核桃叶为食的吐丝结茧型经济昆虫，主要分布我国东北、西南等省份。目前，栗蚕已经实现人工饲养，其蚕茧的获取已形成规模化生产。同家蚕丝类似，栗蚕茧丝也由丝素蛋白(SilkFibroin，SF)和丝胶蛋白(Silk Sericin，SS)两部分组成，外层丝胶包裹两根平行排列的内核丝素纤维。不同的是，栗蚕茧丝的纤维直径更粗，纤维表面更加粗糙、结晶度高，具有更好的力学性能和穿透性，能够为蚕丝提供足够的强度和硬度。作为一种优质的天然纤维材料，及其独特的荧光性，栗蚕丝已用于丝绸的织造和各种防伪标志。
然而，相比于家蚕丝素蛋白提取工艺的成熟，栗蚕再生丝素蛋白提取工艺研究较少，有待开发完善。无机强酸、氯化钙-乙醇-水、氢氧化钠以及溴化锂是家蚕丝常用的溶解体系，但是这些溶解体系存在反应可控性差、反应条件苛刻、毒性分子残留、氨基酸破坏严重及价格成本高等问题，直接影响后续再生丝素的使用性能，妨碍后续纤维、贴片膜、凝胶、海绵、微针、生物补片及组织工程支架等制品制备。
发明内容
本发明针对现有提取工艺的缺失和技术不足，提供一种家蚕和野蚕丝素蛋白的溶解方法。该方法既可以适用于栗蚕，也能应用于其它家蚕和野蚕。制备的丝素蛋白溶液后续有望作为基材，用于纤维、贴片膜、凝胶、海绵、微针、生物补片及组织工程支架等制品制备，助推野蚕资源挖掘开发利用，创新拓展非桑蚕丝应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种家蚕和野蚕丝素蛋白的溶解方法，其包括以下步骤：
(1)将蚕茧或蚕丝进行脱胶处理，得到脱胶丝素；
(2)配置氯化锌-乙醇-水三元溶液体系，氯化锌、乙醇、水的摩尔比为0.5-5:1:8；
(3)将氯化锌-乙醇-水三元溶液体系加热至温度≥95℃；
(4)将脱胶蚕丝加入至步骤(3)的三元溶液体系，维持时间≥20分钟，获得溶解的丝素蛋白溶液，
(5)将步骤(4)制得的溶液透析后即获得丝素蛋白溶液。
本发明的方法可适用于各类家蚕和野蚕，所述蚕茧或蚕丝来源于栗蚕、桑蚕、樟蚕、樗蚕或家蚕，优选为栗蚕。
根据本发明的优选方案，所述脱胶蚕丝以1-5:20的浴比加入至步骤(3)的三元溶液体系。
根据本发明的优选方案，所述氯化锌、乙醇、水的摩尔比优选为3:1:8。
根据本发明的优选方案，所述步骤(5)得到的丝素蛋白溶液浓度为0.1-10wt％。
根据本发明的优选方案，所述步骤(1)为：将完整的茧壳剪成碎片状，放入去离子水中浸泡去除粘附杂质；配置碳酸钠溶液作为脱胶剂，将浸泡后茧片加入脱胶剂中，加热至沸腾状态，进行脱胶处理，脱胶处理后清洗干燥，得到脱胶后的丝素纤维。
根据本发明的优选方案，所述碳酸钠溶液的质量分数为2％，浸泡后茧片以1:50的浴比加入碳酸钠溶液中。
根据本发明的优选方案，所述步骤(5)为：将溶解后丝素蛋白溶液离心过滤，随后将丝素蛋白溶液置于透析袋中，去离子水透析纯化，得到丝素蛋白溶液。
附图说明
图1为本发明实施例1中，栗蚕茧壳实物图及常见的桑蚕茧壳，其中A为栗蚕茧壳，B为桑蚕茧壳；
图2为本发明实施例1中，经脱胶处理后得到的脱胶后栗蚕丝素纤维的宏观形貌图；
图3为本发明实施例1、2和3中，经不同浓度氯化锌-乙醇-水三元体系溶解后得到的栗蚕丝素蛋白溶液，其图中溶解体系：左为摩尔比1:1:8、中为2:1:8、右为3:1:8；
图4为本发明实施例3中，摩尔比3:1:8氯化锌-乙醇-水三元体系随时间变化溶解下的栗蚕丝素溶解率。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。所述实施例仅是本公开内容的示范且不圈定限制范围。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
实施例1
称取15g栗蚕茧，清理其表面杂质后，剪碎，并在超纯水中浸泡30分钟。随后以1:50的浴比加入到配置好的质量分数为2％的碳酸钠溶液中，于95℃加热处理一小时，随后将处理好的栗蚕丝纤维洗净，置于60℃下烘干，获得脱胶后的栗蚕丝。
配置摩尔比1:1:8的氯化锌-乙醇-水三元体系，将脱胶后的栗蚕丝素在该体系中经95℃进行加热处理，浴比为1:20，观察该体系中的溶解状态。过滤出未溶解的丝素后，烘干称重，计算该溶解体系中的溶解率。
随后将完全溶解后的栗蚕丝素蛋白溶液经过滤和除杂处理，装入透析袋中(截留分子量14KD)，在去离子水中充分透析三天，每隔8h换水一次，随后进一步离心，去除杂质，得到栗蚕丝素蛋白溶液，置于4℃保存待用，并通过BCA蛋白定量法测定丝素浓度。图1为实施例1中栗蚕茧壳实物图及常见的桑蚕茧壳，其中A为栗蚕茧壳，B为桑蚕茧壳；图2为实施例1中经脱胶处理后得到的脱胶后栗蚕丝素纤维的宏观形貌图。
实施例2
配置浓度在2wt％的Na2CO3溶液，在95℃下，以1:50浴比加热处理剪好的称重栗蚕茧片搅拌处理1h，随后将处理好的丝素纤维捞出并用去离子水洗净，置于60℃下烘干，得到脱胶后的栗蚕丝。
配置摩尔比2:1:8的氯化锌-乙醇-水三元体系，将脱胶后的栗蚕丝素在该体系中经95℃进行加热处理，浴比为1:20，观察该体系中的溶解状态。过滤出未溶解的丝素后，烘干称重，计算该溶解体系中的溶解率。
随后将完全溶解后的栗蚕丝素蛋白溶液经过滤和除杂处理，装入透析袋中(截留分子量14KD)，在去离子水中充分透析三天，每隔8h换水一次，随后进一步离心，去除杂质，得到栗蚕丝素蛋白溶液，置于4℃保存待用，并通过BCA蛋白定量法测定丝素浓度。
实施例3
称取15g栗蚕茧，清理其表面杂质后，剪碎，并在超纯水中浸泡30分钟。随后以1:50的浴比加入到配置好的质量分数为2％的碳酸钠溶液中，于95℃加热处理一小时，随后将处理好的栗蚕丝纤维洗净，置于60℃下烘干，获得脱胶后的栗蚕丝。
配置摩尔比3:1:8的氯化锌-乙醇-水三元体系，将脱胶后的栗蚕丝素在该体系中经95℃进行加热处理，浴比为1:15，观察该体系中的溶解状态。过滤出未溶解的丝素后，烘干称重，计算该溶解体系中的溶解率。
随后将完全溶解后的栗蚕丝素蛋白溶液经过滤和除杂处理，装入透析袋中(截留分子量14KD)，在去离子水中充分透析三天，每隔8h换水一次，随后进一步离心，去除杂质，得到栗蚕丝素蛋白溶液，置于4℃保存待用，并通过BCA蛋白定量法测定丝素浓度。图3为本发明实施例1、2和3中，经不同浓度氯化锌-乙醇-水三元体系溶解后得到的栗蚕丝素蛋白溶液，其图中溶解体系：左为摩尔比1:1:8、中为2:1:8、右为3:1:8；图4为本发明实施例3中，摩尔比3:1:8氯化锌-乙醇-水三元体系随时间变化溶解下的栗蚕丝素溶解率。
本发明通过氯化锌-乙醇-水三元溶解体系处理制备栗蚕再生丝素蛋白溶液的工艺，得到栗蚕丝素蛋白溶液作为基材，有望用于后续纤维、贴片膜、凝胶、海绵、微针、生物补片及组织工程支架等系列生物医用材料的制备。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种家蚕和野蚕丝素蛋白的溶解方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将蚕茧或蚕丝进行脱胶处理，得到脱胶丝素；
(2)配置氯化锌-乙醇-水三元溶液体系，氯化锌、乙醇、水的摩尔比为0.5-5:1:8；
(3)将氯化锌-乙醇-水三元溶液体系加热至温度≥95℃；
(4)将脱胶丝素加入至步骤(3)的三元溶液体系，维持时间≥20分钟，获得溶解的丝素蛋白溶液，
(5)将步骤(4)制得的溶液透析后即获得丝素蛋白溶液。
2.根据权利要求1所述的丝素蛋白的溶解方法，其特征在于，所述蚕茧或蚕丝来源于栗蚕、桑蚕、樟蚕、樗蚕或家蚕。
3.根据权利要求1所述的丝素蛋白的溶解方法，其特征在于，所述脱胶蚕丝以1-5:20的浴比加入至步骤(3)的三元溶液体系。
4.根据权利要求1所述的丝素蛋白的溶解方法，其特征在于，所述氯化锌、乙醇、水的摩尔比优选为3:1:8。
5.根据权利要求1所述的丝素蛋白的溶解方法，其特征在于，所述步骤(5)得到的丝素蛋白溶液浓度为0.1-10wt％。
6.根据权利要求1所述的丝素蛋白的溶解方法，其特征在于，所述步骤(1)为：将完整的茧壳剪成碎片状，放入去离子水中浸泡去除粘附杂质；配置碳酸钠溶液作为脱胶剂，将浸泡后茧片加入脱胶剂中，加热至沸腾状态，进行脱胶处理，脱胶处理后清洗干燥，得到脱胶后的丝素纤维。
7.根据权利要求6所述的丝素蛋白的溶解方法，其特征在于，所述碳酸钠溶液的质量分数为2％；浸泡后茧片以1:50的浴比加入碳酸钠溶液中。
8.根据权利要求1所述的丝素蛋白的溶解方法，其特征在于，所述步骤(5)为：将溶解后丝素蛋白溶液离心过滤，随后将丝素蛋白溶液置于透析袋中，去离子水透析纯化，得到丝素蛋白溶液。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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