本發(fā)明公開了一種離子液體功能化蛋殼膜蛋白材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于生物壓電材料。

背景技術(shù)：

1、在材料科學(xué)領(lǐng)域，功能化材料的研發(fā)一直是推動科技進步的重要驅(qū)動力。離子液體作為一種新型綠色溶劑，因其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，如極低的蒸氣壓、高熱穩(wěn)定性、良好的溶解能力以及可設(shè)計性，這些特性使得離子液體在電化學(xué)、電分析、材料科學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。離子液體的功能化主要是通過引入特定的官能團或結(jié)構(gòu)單元，使其具備更加豐富的物理化學(xué)性質(zhì)和應(yīng)用潛力。

2、離子液體作為一種新型綠色溶劑，具有低揮發(fā)性、高熱穩(wěn)定性、可設(shè)計性強等優(yōu)點。

3、蛋殼膜蛋白主要來源于雞蛋殼的內(nèi)膜層，是一種富含膠原蛋白和其他生物活性成分的天然高分子材料，蛋殼膜蛋白本身具有一系列優(yōu)異的生物活性和功能性，如蛋白質(zhì)、膠原蛋白、硫酸軟骨素和透明質(zhì)酸等成分對關(guān)節(jié)健康和皮膚保養(yǎng)有顯著作用。它不僅具有良好的生物相容性和可降解性，還具備一定的機械強度和韌性。

4、蛋殼膜蛋白薄膜因其良好的生物相容性和生物降解性，可以用作藥物載體，幫助藥物在體內(nèi)有效釋放，提高藥物的靶向性和生物利用度；蛋殼膜中富含膠原蛋白等成分，這些成分對于促進傷口愈合具有重要作用。因此，蛋殼膜蛋白薄膜可以用作創(chuàng)傷敷料，加速傷口的愈合過程。在組織工程領(lǐng)域，蛋殼膜蛋白薄膜可以作為支架材料，為細(xì)胞生長提供適宜的環(huán)境，促進組織再生和修復(fù)。蛋殼膜蛋白薄膜具有高透光性，這使得它在光學(xué)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。例如，它可以作為光學(xué)薄膜用于鏡片、太陽能電池板等產(chǎn)品的制造，提高產(chǎn)品的光學(xué)性能。電子封裝材料：蛋殼膜蛋白薄膜的高絕緣性使其成為電子封裝材料的理想選擇，可以有效保護電子元件免受外界環(huán)境的影響。隨著科技的發(fā)展，可穿戴設(shè)備越來越受到人們的關(guān)注。蛋殼膜蛋白薄膜的柔韌性和透氣性使得它在制作可穿戴設(shè)備方面具有優(yōu)勢，可以實現(xiàn)更好的人機交互體驗。

5、這些特性使得蛋殼膜蛋白在生物醫(yī)藥、食品包裝、環(huán)境保護等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。例如，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，蛋殼膜蛋白可用于制備組織工程支架、藥物載體等；在食品包裝方面，其可降解性和生物相容性則使其成為綠色包裝材料的理想選擇。

6、然而，其原始性能可能難以完全滿足特定應(yīng)用領(lǐng)域的需求。傳統(tǒng)溶劑在材料合成和加工過程中往往存在揮發(fā)性、毒性等問題，對環(huán)境和操作者健康造成潛在威脅。

7、因此，開發(fā)一種新的方法對這一材料進行功能化改性，制備出具有特殊性能的功能化材料具有重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種離子液體功能化蛋殼膜蛋白材料的制備方法及其應(yīng)用。

2、對蛋殼膜進行剝離、清洗、干燥后研磨成粉末；用堿溶液對蛋殼膜粉末進行預(yù)處理，然后將蛋殼膜清洗至中性；將預(yù)處理后的蛋殼膜溶于3-巰基丙酸和乙酸的水溶液中進行充分?jǐn)嚢桦x心，得到上層的澄清水溶液，調(diào)節(jié)ph，收集白色沉淀物，干燥后得到可溶性蛋殼膜；將干燥的可溶性蛋殼膜粉末加入離子液體中進行充分?jǐn)嚢枞芙?，得到蛋殼膜蛋白溶液；將蛋殼膜蛋白溶液進行透析、冷凍干燥得到離子液體功能化的蛋殼膜蛋白；將離子液體功能化的蛋殼膜蛋白溶于水溶液中進行靜置脫泡、干燥、無水乙醇交聯(lián)浸漬，得到離子液體功能化的蛋殼膜蛋白膜。

3、本發(fā)明的第一個目的是提供一種離子液體功能化蛋殼膜蛋白材料的制備方法，包括以下步驟：

4、s1.naoh溶液對蛋殼膜粉預(yù)處理后清洗至中性；

5、s2.步驟s1預(yù)處理后的蛋殼膜溶于3-巰基丙酸和乙酸的水溶液中攪拌、固液分離后取上層的澄清水溶液，調(diào)節(jié)ph，收集白色沉淀物，干燥后得到可溶性蛋殼膜；

6、s3.將步驟s2制得的可溶性蛋殼膜粉末加入離子液體中進行充分?jǐn)嚢枞芙?，得到蛋殼膜蛋白溶液?/p>

7、s4.將步驟s3制得的蛋殼膜蛋白溶液進行透析、冷凍干燥得到離子液體功能化蛋殼膜蛋白。

8、進一步地，制備方法還包括將離子液體功能化蛋殼膜蛋白制成離子液體功能化的蛋殼膜蛋白膜的步驟(s5)；

9、s5.將步驟s4制得的離子液體功能化的蛋殼膜蛋白溶于水溶液中進行靜置脫泡、干燥、交聯(lián)浸漬，得到離子液體功能化的蛋殼膜蛋白膜。

10、進一步地，步驟s3中，蛋殼膜蛋白與離子液體的質(zhì)量比為6.0wt％-10wt％。

11、進一步地，步驟s3中，所述離子液體選自氯化鈣離子液體、溴化鋰離子液體、次氯酸鈉離子液體中的任意一種；

12、在一些實施方式中，所述氯化鈣離子液體的溶劑體系含有乙醇和水，氯化鈣與乙醇的摩爾比為1:3-1:1；濃度為0.3-0.5g/ml；

13、在一些實施方式中，步驟s1中，使用0.2mol/l?naoh水溶液預(yù)處理蛋殼膜粉末；

14、在一些實施方式中，所述溴化鋰離子液體為溴化鋰水溶液，濃度為0.5-1.5g/ml；

15、在一些實施方式中，所述次氯酸鈉離子液體為次氯酸鈉水溶液，濃度為0.1-0.3g/ml。

16、進一步地，步驟s4中，蛋殼膜蛋白溶液進行透析的溫度為35℃-40℃。

17、進一步地，步驟s5中，干燥后的蛋殼膜蛋白膜使用無水乙醇交聯(lián)浸漬；

18、進一步地，無水乙醇交聯(lián)浸漬的時間為30-40min。

19、進一步地，步驟s1中所述蛋殼膜粉通過對蛋殼膜進行剝離、清洗、干燥后通過機械研磨制得；

20、進一步地，步驟s2中，通過調(diào)節(jié)ph至蛋白質(zhì)的等電點，使之形成沉淀；在一些實施方式中，調(diào)節(jié)ph至4-5。

21、進一步地，所述蛋殼膜來源包括但不限于禽類、卵生爬行動物的蛋殼；如雞蛋殼膜、鴨蛋殼膜、鴕鳥蛋殼膜、鵪鶉殼膜、海龜?shù)暗取?/p>

22、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述制備方法包括步驟1-6；

23、步驟1：對蛋殼膜進行剝離、清洗等預(yù)處理，通過機械研磨的方法制成粉末；

24、步驟2：用naoh溶液對蛋殼膜粉末進行預(yù)處理，然后將蛋殼膜清洗至中性；

25、步驟3：將預(yù)處理后的蛋殼膜溶于3-巰基丙酸和乙酸的水溶液中進行充分?jǐn)嚢桦x心，得到上層的澄清水溶液，調(diào)節(jié)ph，收集白色沉淀物，干燥后得到可溶性蛋殼膜；

26、步驟4：將干燥的可溶性蛋殼膜粉末加入離子液體中進行充分?jǐn)嚢枞芙?，得到蛋殼膜蛋白溶液?/p>

27、步驟5：將蛋殼膜蛋白溶液進行透析、冷凍干燥得到離子液體功能化的蛋殼膜蛋白；

28、步驟6：將離子液體功能化的蛋殼膜蛋白溶于水溶液中進行靜置脫泡、干燥、無水乙醇交聯(lián)浸漬，得到離子液體功能化的蛋殼膜蛋白膜。

29、本發(fā)明的第二個目的在于提供所述制備方法制得的離子液體功能化蛋殼膜蛋白材料，所述離子液體功能化蛋殼膜蛋白材料包括但不限于步驟s4制得的離子液體功能化蛋殼膜蛋白，和步驟s5制得的離子液體功能化的蛋殼膜蛋白膜。

30、在一些實施方式中，所述的離子液體功能化的蛋殼膜蛋白膜厚度為1.5-2mm。

31、本發(fā)明的第三個目的在于提供所述的離子液體功能化蛋殼膜蛋白材料在生物組織工程、智能傳感以及能量收集領(lǐng)域的應(yīng)用。

32、進一步地，所述的離子液體功能化蛋殼膜蛋白材料可應(yīng)用于制備生物納米傳感裝置、柔性棉織物基壓電傳感器。

33、更進一步地，應(yīng)用于制備生物醫(yī)用傷口敷料、柔性薄膜傳感器、生物基壓電納米發(fā)電機。

34、本發(fā)明的有益效果：

35、本發(fā)明所制備出的蛋殼膜蛋白膜具有良好的機械性能，并具有較高的熱穩(wěn)定性和壓電性，這種可降解的蛋白材料可應(yīng)用于生物組織工程、智能傳感以及能量收集等領(lǐng)域。

36、(1)離子液體可以通過與蛋殼膜蛋白的相互作用，改善其溶解性和穩(wěn)定性，使材料在更廣泛的條件下保持優(yōu)良的機械性能；

37、(2)離子液體的結(jié)構(gòu)具有較大的可設(shè)計性，通過調(diào)整陰陽離子的種類和結(jié)構(gòu)來調(diào)控其物理化學(xué)性質(zhì)，從而實現(xiàn)對蛋殼膜蛋白材料性能的精確控制；

38、(3)離子液體作為綠色溶劑，在材料合成和加工過程中能夠減少或避免有害物質(zhì)的產(chǎn)生和排放，降低對環(huán)境的污染和破壞；

39、(4)經(jīng)過離子液體功能化的蛋殼膜蛋白材料，其生物相容性、壓電性能得到提升，更加適合用于生物醫(yī)藥、組織工程以及智能傳感等領(lǐng)域。