一種絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷復(fù)合膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，具體是一種絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷復(fù)合膜的制備方法，屬于生物或醫(yī)學技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]蠶絲具有獨特光澤、手感優(yōu)良、穿著舒適等優(yōu)良特性，被譽為“纖維皇后”，是強度最好的天然纖維之一，主要由內(nèi)層的絲素蛋白和外層的絲膠蛋白兩部分組成，其中絲膠是水溶性的，可以溶解在熱水中；而絲素處于折疊結(jié)構(gòu)時則一般不溶于水，而能溶解于飽和氯化鈣和溴化鋰等溶液中。長期以來，對絲素的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用等方面已進行了深入的研究。
[0003]絲膠占蠶絲量的20%?30%，是形成蠶絲不可缺少的部分，其主要成分是球狀蛋白，含大量側(cè)鏈帶親水基團的氨基酸如絲氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等。在絲腺內(nèi)，絲膠不像絲素那樣容易纖維化，而是以層狀包覆在兩根絲素纖維的周圍，使液狀絲素能順暢地在吐絲管中流動。由于絲膠的存在避免了絲素的過早纖維化，同時對絲素溶液通過絲腺時起潤滑作用。由此可見，絲膠在蠶紡絲過程中起著非常重要的作用。但由于絲膠的種類多，氨基酸組成比絲素復(fù)雜，且在熱及水的作用下很容易變性，因此，在研究上帶來一定困難。為此，考慮到絲膠是一種生物大分子的表面活性物質(zhì)，選用另一種表面活性劑聚氧化乙烯來代替絲膠。
[0004]聚氧化乙烯(簡稱ΡΕ0)，又稱聚環(huán)氧乙烷，既是一種熱塑性的水溶性聚合物，又是一種非離子表面活性劑。由于PEO無毒，無刺激性，具有良好的水溶性和優(yōu)異的溶液流變性，使其在食品，化妝品和藥物制劑中被廣泛使用。
[0005]由于再生制備的絲素蛋白膜為無定形結(jié)構(gòu)，易溶于水，力學性能較差，難以滿足應(yīng)用的要求，現(xiàn)有技術(shù)中，研究人員大多是通過共混、接枝、交聯(lián)等方法來提高和改善絲素蛋白膜的力學性能。在專利 CN102936794A、CN 103861149Α、CN103806123A、CN102102278A、CN103572507A中采用的是絲素蛋白分別與殼聚糖、海藻酸鹽、納米材料、石墨烯、酰胺等混合成膜。目前還未曾有研究將絲素蛋白和PEO共混，然后濃縮至較高質(zhì)量分數(shù)的溶液制備膜狀材料的相關(guān)報道。因此，尋找一種新的制備絲素蛋白膜的方法，從而制備出無毒性，生物相容性好的絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷復(fù)合膜很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種無毒性、生物相容性好的絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷復(fù)合膜及其制備方法。
[0007]本發(fā)明的一種制備絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷復(fù)合膜的制備方法，采用以下步驟:
(I)先將蠶絲經(jīng)碳酸鈉水溶液脫膠，獲得脫膠蠶絲，將脫膠蠶絲置于溴化鋰水溶液中溶解，得絲素蛋白-溴化鋰溶液，將絲素蛋白-溴化鋰溶液經(jīng)過離心、過濾、透析、濃縮，得到質(zhì)量分數(shù)為10~30%的絲素蛋白溶液； (2)配制質(zhì)量分數(shù)1~5%的聚環(huán)氧乙烷水溶液，然后將其加入到步驟(I)制得的新鮮絲素蛋白溶液中，得絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷混合溶液；
(3)繼續(xù)濃縮步驟(2)的絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷混合溶液，得到絲素蛋白質(zhì)量分數(shù)為209^35%的絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷混合溶液；
(4)將質(zhì)量分數(shù)為20。/『35%的絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷混合溶液倒入聚乙烯平皿內(nèi)成膜，在20-50°C、30%-70%相對濕度下的恒溫恒濕箱中緩慢干燥成復(fù)合膜。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述碳酸鈉水溶液的質(zhì)量分數(shù)為0.5~1%。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述溴化鋰水溶液的摩爾濃度為8.5-9.5mol/L。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述的離心是將絲素蛋白-溴化鋰溶液稀釋2~5倍后以轉(zhuǎn)速3500r/min離心5~10min,從而將殘留在絲素蛋白溶液中的雜質(zhì)分離出來。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述的透析是將經(jīng)離心、過濾后的絲素蛋白-溴化鋰溶液放入纖維素透析袋中封閉進行，溫度為5~12°C，透析時間為72h，除去絲素蛋白溶液中的溴化鋰等鹽及其離子。
[0012]上述技術(shù)方案中，步驟(I)中所述濃縮是指在5~12°C溫度、40%_70%的相對濕度下，利用風速法將經(jīng)過透析后、質(zhì)量分數(shù)5%以下濃度的絲素蛋白溶液濃縮至其質(zhì)量分數(shù)為10-30%ο
[0013]上述技術(shù)方案中，步驟(2)所述絲素蛋白溶液與聚環(huán)氧乙烷溶液混合體積比為5-2:1 ο
[0014]上述技術(shù)方案中，步驟(3)所述濃縮是在5~12°C溫度、40%_70%的相對濕度下，利用風速法將絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷混合溶液濃縮至絲素蛋白的質(zhì)量分數(shù)為20。/『30%。
[0015]上述技術(shù)方案中，步驟(4)所述將絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷混合溶液倒入聚乙烯平皿內(nèi)成膜，平皿內(nèi)溶液厚度為2~5mm，在20-50°C溫度下，30%-70%的相對濕度下進行干燥成膜。
[0016]優(yōu)選的，本發(fā)明技術(shù)方案所述的聚環(huán)氧乙烷(PEO)采用平均分子量為80萬~300萬的聚環(huán)氧乙烷。
[0017]在配制質(zhì)量分數(shù)1~5%的聚環(huán)氧乙烷水溶液過程中，要采用適當?shù)募訜峒皽睾偷臄嚢?，從而使聚環(huán)氧乙烷具有良好的溶解性。
[0018]絲素作為天然高分子蛋白，具有特殊的結(jié)構(gòu)性能和優(yōu)異的生物性能；聚環(huán)氧乙烷(PEO)作為絲膠的替代物，具有無毒，生物相容性好的特點。本發(fā)明的絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷復(fù)合膜，其發(fā)明原理是:由于PEO為親水性化合物，可以逐漸地吸收水分，隨著該化合物將絲素分子中的水分逐漸吸收，便于具有親水-疏水性的絲素蛋白分子間發(fā)生分子間和分子內(nèi)的反應(yīng)，從而有利于β結(jié)構(gòu)的形成，使得加入PEO后的絲素蛋白復(fù)合膜力學性能得到了提高。本發(fā)明的復(fù)合膜具有無毒性，生物相容性好，工藝簡單等特點，可以更安全地應(yīng)用于醫(yī)學，生物領(lǐng)域。
【具體實施方式】
[0019]下面通過實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，這些實施例僅用來說明本發(fā)明，并不限制本發(fā)明的范圍。
[0020]實施例1采用以下步驟實現(xiàn)本發(fā)明: (1)天然家蠶絲放入煮沸的質(zhì)量分數(shù)0.5%的碳酸鈉溶液中煮30min，除去表面絲膠，重復(fù)3次后用去離子水充分洗凈，獲得脫膠絲素；
(2)將脫膠絲素在室溫下溶解在9.5mol/L溴化鋰水溶液中，將得到的絲素蛋白-溴化鋰溶液稀釋3倍，以轉(zhuǎn)速3500r/min離心8min，過濾后，將絲素蛋白溶液置于纖維素透析袋中封閉，并浸入去離子水中進行透析，溫度為5°C，透析時間為72h，每4小時換一次水，制備出質(zhì)量分數(shù)為3%的低濃度的絲素蛋白溶液；
(3)在溫度為5°C和65%的相對濕度下，利用風速法將質(zhì)量分數(shù)為3%的絲素蛋白溶液濃縮至其質(zhì)量分數(shù)為20% ；
(4)在20°C下，溫和地攪拌制備出質(zhì)量分數(shù)3%的聚環(huán)氧乙烷水溶液，然后將配好的聚環(huán)氧乙烷水溶液加入到濃縮好的、新鮮的、質(zhì)量分數(shù)20%的絲素蛋白溶液中(按絲素蛋白與聚環(huán)氧乙烷體積比3:1進行混合)，將制得的絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷混合溶液進一步濃縮至絲素蛋白質(zhì)量分數(shù)為28%的絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷混合溶液；
(5)將質(zhì)量分數(shù)28%的絲素-聚環(huán)氧乙烷混合溶液倒入聚乙烯平皿內(nèi)，溶液厚度約為3mm,在20°C，65%相對濕度的恒溫恒濕箱中緩慢干燥2天，得到絲素蛋白-聚環(huán)氧乙烷復(fù)合膜。
[0021]實施例2采用以下步驟實現(xiàn)本發(fā)明:
(1)天然家蠶絲放入煮沸的質(zhì)量分數(shù)0.5%的碳酸鈉溶