一種非晶絲素蛋白納米纖維溶液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種非晶絲素蛋白納米纖維溶液及其制備方法，該非晶絲素蛋白納米纖維的直徑在20nm以下，長(zhǎng)度在200～500nm之間，制備過程中，通過溶劑體系、絲素蛋白纖維質(zhì)量、溶解溫度、溶解時(shí)間、透析過程中溫度、換水時(shí)間、離心速率及離心時(shí)間的協(xié)同控制，最終形成結(jié)構(gòu)均一、且主要為非晶絲素蛋白納米纖維的溶液，同時(shí)，采用該種制備方法，工藝簡(jiǎn)單，得到的產(chǎn)物無(wú)有機(jī)溶劑殘留、生物相容性好。
【專利說明】
一種非晶絲素蛋白納米纖維溶液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及納米纖維溶液技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非晶絲素蛋白納米纖維溶液及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]作為天然蛋白，絲素蛋白在組織工程、藥物釋放、微型器件等領(lǐng)域的功能性應(yīng)用已被廣泛探索。不同形態(tài)再生絲素蛋白的形成，包括支架、膜、凝膠、粉末和膠粘劑等是實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用的前提。最近，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展和深入，對(duì)絲蛋白微結(jié)構(gòu)的控制提出越來(lái)越高的要求，然而，作為制備絲蛋白基材料的基礎(chǔ)，絲蛋白水溶液中絲蛋白基本不存在均一的納米結(jié)構(gòu)，使得進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)絲蛋白材料微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面臨極大困難，限制了絲蛋白在新興領(lǐng)域的有效應(yīng)用。為解決上述矛盾，現(xiàn)有技術(shù)中已發(fā)明了采用濃縮-稀釋熱處理的工藝來(lái)制備絲蛋白納米纖維，但所制備納米纖維主要由高結(jié)晶的beta-sheet結(jié)構(gòu)組成，難以獲得高濃度水溶液，較高濃度(>〇.5 % )時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)樗z。雖然基于該納米纖維制備出了各種絲蛋白基功能材料，但是該絲蛋白納米纖維的溶液態(tài)低濃度閾值及高電荷斥力限制其進(jìn)一步組裝成具有分層微納米結(jié)構(gòu)的特殊功能形態(tài)，同時(shí)難以進(jìn)行進(jìn)一步的處理，實(shí)現(xiàn)不同的功能。
[0003]無(wú)機(jī)鹽、濃酸、離子液體等多種溶劑已被用于破壞絲素蛋白分子間的氫鍵來(lái)溶解脫膠蠶絲。一般來(lái)說，這些溶劑都是完全破壞天然絲素蛋白纖維的納米結(jié)構(gòu)，最終獲得不存在納米特定納米結(jié)構(gòu)的絲蛋白溶液。最近，為解決上述問題，我們?cè)噲D通過溶劑體系的設(shè)計(jì)來(lái)控制絲蛋白的溶解程度，從而保留部分絲蛋白纖維的納米結(jié)構(gòu)，獲得更好的性能。通過設(shè)計(jì)甲酸_氯化鈣，甲酸-溴化鋰混合溶劑，在保留絲蛋白部分納米結(jié)構(gòu)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)溶解，并制備了不同種類的絲蛋白材料，然而上述專利和技術(shù)中，隨著甲酸、氯化鈣、溴化鋰的析出，絲蛋白會(huì)快速重新組裝，形成beta-sheet結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其凝膠固化，無(wú)法獲得絲蛋白的水溶液， 同時(shí)絲蛋白在上述體系中存在不同的結(jié)構(gòu)，難以獲得結(jié)構(gòu)均一的絲蛋白。迄今為止，具有非晶結(jié)構(gòu)的絲蛋白納米纖維水溶液及其制備方法未見報(bào)道。
[0004]因此，針對(duì)上述技術(shù)問題，有必要提供一種非晶絲素蛋白納米纖維溶液，并且通過優(yōu)化溶劑系統(tǒng)制備此非晶絲素蛋白納米纖維溶液的方法。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種非晶絲素蛋白納米纖維溶液，并且通過優(yōu)化溶劑系統(tǒng)制備此非晶絲素蛋白納米纖維溶液的方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下:
[0007]一種非晶絲素蛋白納米纖維溶液，所述非晶絲素蛋白納米纖維的直徑在20nm以下，長(zhǎng)度在200?500nm之間，所述非晶絲素蛋白納米纖維的構(gòu)象為非晶態(tài)。
[0008]—種非晶絲素蛋白納米纖維溶液的制備方法，包括以下步驟:
[0009]S1、將甲酸和溴化鉀混合，并攪拌混勻；[〇〇1〇] S2、加入脫膠蠶絲，并擠壓至全部浸潤(rùn)，得到混合液；
[0011]S3、將所述混合液置于烘箱中，調(diào)節(jié)至第一溫度下放置一段時(shí)間，得到混合溶液；
[0012]S4、將所述混合溶液裝進(jìn)透析袋，在去離子水中透析2?4天，期間換水若干次；[〇〇13]S5、離心，之后取上清液，得到非晶絲素蛋白納米纖維溶液。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S1中甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%，體積為1? 2.5ml，所述溴化鉀的濃度為7?8.5M，體積為40?48ml。[〇〇15]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S2中脫膠蠶絲的質(zhì)量為0.5?2g。[〇〇16]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S3中的第一溫度為40?75°C。[0〇17]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S3中的時(shí)間為1?8h。[〇〇18]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S4中去離子水的溫度為0?20°C。[〇〇19]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S4中換水的間隔時(shí)間為1?6h。[〇〇2〇] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S5中離心速度為6000?lOOOOrpm。[0021 ]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S5中離心的時(shí)間為10?40min。[〇〇22]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0023](1)通過溶劑體系、絲素蛋白纖維質(zhì)量、溶解溫度以及溶解時(shí)間的協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)絲素蛋白纖維結(jié)構(gòu)破壞程度的有效調(diào)控，最終形成主要為非晶絲素蛋白納米纖維的溶液，避免了現(xiàn)有技術(shù)中只能獲得不同納米結(jié)構(gòu)絲素蛋白混合物的弊端；
[0024](2)通過透析過程中溫度、換水時(shí)間等的調(diào)整，抑制絲素蛋白在透析過程中向 beta-sheet晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化，避免了現(xiàn)有技術(shù)中beta-sheet形成，導(dǎo)致絲素蛋白凝膠固化的問題，本發(fā)明可最終獲得非晶的絲素蛋白納米纖維溶液；
[0025](3)通過調(diào)控離心速率和離心時(shí)間，有效實(shí)現(xiàn)了少量其它結(jié)構(gòu)絲素蛋白同絲素蛋白納米纖維的分離，最終獲得結(jié)構(gòu)均一的絲素蛋白納米纖維溶液；
[0026](4)同以往的絲素蛋白溶液相比，本發(fā)明所制備的絲素蛋白納米纖維溶液完全由絲素蛋白納米纖維組成，且絲素蛋白納米纖維為易溶于水的非晶態(tài)，可以在水溶液中穩(wěn)定存在，有利于以此為基礎(chǔ)構(gòu)建不同結(jié)構(gòu)和性能的絲素蛋白功能材料，解決了絲素蛋白材料功能化的關(guān)鍵問題；
[0027](5)所采用的非晶絲素蛋白納米纖維溶液的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，得到的產(chǎn)物無(wú)有機(jī)溶劑殘留、生物相容性好。【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1中的圖la為本發(fā)明中非晶絲素蛋白納米纖維溶液的宏觀圖；
[0030]圖lb為本發(fā)明中非晶絲素蛋白納米纖維溶液的粒徑圖；
[0031]圖lc與圖1d為本發(fā)明中非晶絲素蛋白納米纖維溶液的掃描電鏡圖；
[0032]圖le與圖1f為本發(fā)明中非晶絲素蛋白納米纖維溶液的原子力顯微鏡圖；
[0033]圖2為本發(fā)明中非晶絲素蛋白納米纖維溶液的圓二色光譜圖(g)和紅外光譜圖 (h);【具體實(shí)施方式】
[0034]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0035]請(qǐng)參見圖1，圖la為本發(fā)明中非晶絲素蛋白納米纖維溶液的宏觀圖、圖lb為本發(fā)明中非晶絲素蛋白納米纖維溶液的粒徑圖、圖lc與圖1d為本發(fā)明中非晶絲素蛋白納米纖維溶液的掃描電鏡圖、圖le與圖1f為本發(fā)明中非晶絲素蛋白納米纖維溶液的原子力顯微鏡圖， 請(qǐng)參見圖2,為非晶絲素蛋白納米纖維溶液的圓二色光譜圖(g)和紅外光譜圖(h)?？煽闯觯?本發(fā)明中的非晶絲素蛋白納米纖維溶液，非晶絲素蛋白納米纖維的直徑在20nm以下，長(zhǎng)度在200?500nm之間，非晶絲素蛋白納米纖維的構(gòu)象為非晶態(tài)，絲素蛋白納米纖維以易溶于水的非晶態(tài)為主，可以在水溶液中穩(wěn)定存在，有利于以此為基礎(chǔ)構(gòu)建不同結(jié)構(gòu)和性能的絲素蛋白功能材料。
[0036]本發(fā)明還提出了一種制備非晶絲素蛋白納米纖維溶液的方法，包括以下步驟:
[0037] S1、將甲酸和溴化鉀混合，并攪拌混勻；
[0038] S2、加入脫膠蠶絲，并擠壓至全部浸潤(rùn)，得到混合液；
[0039] S3、將混合液置于烘箱中，調(diào)節(jié)至第一溫度下放置一段時(shí)間，得到混合溶液；
[0040] S4、將該混合溶液裝進(jìn)透析袋，在去離子水中透析2?4天，期間換水若干次；
[0041] S5、離心，之后取上清液，得到非晶絲素蛋白納米纖維溶液。[〇〇42]其中，步驟S1中甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98 %，體積為1?2.5ml，溴化鉀的濃度為7? 8.5M，體積為40?48ml，甲酸與溴化鉀的體積比范圍在1:16至1:48之間。步驟S2中脫膠蠶絲的質(zhì)量選取0.5?2g之間。步驟S3中，混合液置于烘箱中，使絲素蛋白纖維溶解的第一溫度為40?75 °C之間，在烘箱中放置的時(shí)間為1?8h之間。
[0043]通過上述溶劑體系、絲素蛋白纖維質(zhì)量、溶解溫度以及溶解時(shí)間的協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)絲素蛋白纖維結(jié)構(gòu)破壞程度的有效調(diào)控，使絲素蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤簯B(tài)，利于形成主要為非晶絲素蛋白納米纖維的溶液。[〇〇44]之后，步驟S4中去離子水的溫度為0?20°C之間，期間換水若干次，換水的間隔時(shí)間為1?6h之間，通過透析過程中溫度、換水時(shí)間等的調(diào)整，可以抑制絲素蛋白在透析過程中向beta-sheet晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化，避免了絲素蛋白凝膠固化，利于獲得非晶的絲素蛋白納米纖維溶液。
[0045]最后進(jìn)行離心，調(diào)節(jié)離心速率與離心時(shí)間，有效實(shí)現(xiàn)少量其它結(jié)構(gòu)絲素蛋白同絲素蛋白納米纖維的分離，最終獲得結(jié)構(gòu)均一的絲素蛋白納米纖維溶液，優(yōu)選的，離心速度為 6000?lOOOOrpm之間，離心時(shí)間為10?40min之間。
[0046]以下是具體實(shí)施例。
[0047] 實(shí)施例一:[〇〇48] S1、將2.5ml 98%甲酸加入到40ml 8.4M溴化鉀溶液中，攪拌混勻；
[0049] S2、然后加入0.6g脫膠蠶絲，玻璃棒擠壓至全部浸潤(rùn)，得到混合液；
[0050] S3、將此混合液放入烘箱中，于60°C下放置4h，獲得混合溶液；[〇〇511 S4、然后將該混合溶液裝進(jìn)透析袋，在20 °C條件下的去離子水中透析2天，期間每隔2h換一次水。[〇〇52] S5、進(jìn)行離心，離心速率9000rpm，離心時(shí)間20min，之后取上清液，即為非晶絲素蛋白納米纖維溶液。[〇〇53] 實(shí)施例二:[〇〇54](1)將lml 98%甲酸加入到48ml 7.2M溴化鉀溶液中，攪拌混勻；
[0055](2)然后加入1.8g脫膠蠶絲，玻璃棒擠壓至全部浸潤(rùn)，得到混合液；[〇〇56](3)將此混合液放入烘箱中，于75°C下放置2h，獲得混合溶液；[〇〇57](4)然后將該混合溶液裝進(jìn)透析袋，在10 °C條件下的去離子水中透析4天，期間每隔4h換一次水。[〇〇58](5)進(jìn)行離心，離心速率6000rpm，離心時(shí)間40min，之后取上清液，即為非晶絲素蛋白納米纖維溶液。[〇〇59] 實(shí)施例三:[〇〇6〇] (1)將1.5ml 98%甲酸加入到45ml 8M溴化鉀溶液中，攪拌混勻；
[0061](2)然后加入lg脫膠蠶絲，玻璃棒擠壓至全部浸潤(rùn)，得到混合液；[〇〇62](3)將此混合液放入烘箱中，于45°C下放置8h，獲得混合溶液；[〇〇63](4)然后將其裝進(jìn)透析袋，在2°C條件下的去離子水中透析2天，期間每隔2h換一次水。[〇〇64](5)進(jìn)行離心，離心速率lOOOOrpm，離心時(shí)間lOmin，之后取上清液，即為非晶絲素蛋白納米纖維溶液。
[0065] 實(shí)施例四:[〇〇66](1)將2ml 98%甲酸加入到45ml 7.5M溴化鉀溶液中，攪拌混勻；[〇〇67](2)然后加入0.8g脫膠蠶絲，玻璃棒擠壓至全部浸潤(rùn)，得到混合液；[〇〇68](3)將此混合液放入烘箱中，于75°C下放置lh，獲得混合溶液；
[0069](4)然后將該混合溶液裝進(jìn)透析袋，在15 °C條件下的去離子水中透析3天，期間每隔lh換一次水。
[0070](5)進(jìn)行離心，離心速率8000rpm，離心時(shí)間30min，之后取上清液，即為非晶絲素蛋白納米纖維溶液。
[0071]實(shí)施例五:
[0072](1)將lml 98%甲酸加入到48ml 8.5M溴化鉀溶液中，攪拌混勻；[〇〇73](2)然后加入2g脫膠蠶絲，玻璃棒擠壓至全部浸潤(rùn)，得到混合液；[〇〇74](3)將此混合液放入烘箱中，于55°C下放置8h，獲得混合溶液；
[0075](4)然后將該混合溶液裝進(jìn)透析袋，在4°C條件下的去離子水中透析3天，期間每隔6h換一次水。[〇〇76](5)進(jìn)行離心，離心速率9000rpm，離心時(shí)間20min，之后取上清液，即為非晶絲素蛋白納米纖維溶液。
[0077]采用該方法制備非晶絲素蛋白納米纖維溶液，制備工藝簡(jiǎn)單，得到的產(chǎn)物無(wú)有機(jī)溶劑殘留，且生物相容性好。
[0078]本發(fā)明提出一種非晶絲素蛋白納米纖維溶液及其制備方法，該非晶絲素蛋白納米纖維的直徑在20nm以下，長(zhǎng)度在200?500nm之間，制備過程中，通過溶劑體系、絲素蛋白纖維質(zhì)量、溶解溫度、溶解時(shí)間、透析過程中溫度、換水時(shí)間、離心速率及離心時(shí)間的協(xié)同控制，最終形成結(jié)構(gòu)均一、且主要為非晶絲素蛋白納米纖維的溶液。同時(shí)，采用該種制備方法， 工藝簡(jiǎn)單，得到的產(chǎn)物無(wú)有機(jī)溶劑殘留、生物相容性好。[〇〇79]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0080]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非晶絲素蛋白納米纖維溶液，其特征在于，所述非晶絲素蛋白納米纖維的直徑 在20nm以下，長(zhǎng)度在200?500nm之間，所述非晶絲素蛋白納米纖維的構(gòu)象為非晶態(tài)。2.—種非晶絲素蛋白納米纖維溶液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:51、將甲酸和溴化鉀混合，并攪拌混勻；52、加入脫膠蠶絲，并擠壓至全部浸潤(rùn)，得到混合液；53、將所述混合液置于烘箱中，調(diào)節(jié)至第一溫度下放置一段時(shí)間，得到混合溶液；54、將所述混合溶液裝進(jìn)透析袋，在去離子水中透析2?4天，期間換水若干次；55、離心，之后取上清液，得到非晶絲素蛋白納米纖維溶液。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 98 %，體積為1?2.5ml，所述溴化鉀的濃度為7?8.5M，體積為40?48ml。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中脫膠蠶絲的質(zhì)量為0.5?2g〇5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中的第一溫度為40?75r。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中的時(shí)間為1?8h。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S4中去離子水的溫度為0?20。。。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S4中換水的間隔時(shí)間為1? 6h〇9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S5中離心的速度為6000? 10000rpm〇10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S5中離心的時(shí)間為10? 40min〇
【文檔編號(hào)】C08J3/03GK105968384SQ201610335101
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日
【發(fā)明人】呂強(qiáng), 肖麗媖
【申請(qǐng)人】蘇州大學(xué)