羅丹明改性天然蠶絲的制備及結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、近年來(lái)，蠶絲蛋白作為一種新型的環(huán)境友好型生物可降解高分子材料引起了研究者的廣泛興趣。通過(guò)喂食法得到彩色蠶絲已經(jīng)有相當(dāng)一段時(shí)間的歷史，但是由于受到表征技術(shù)和功能分子設(shè)計(jì)的限制，一直沒(méi)有進(jìn)展。最近，將熒光染料通過(guò)喂食引入絲素蛋白纖維中給熒光蠶絲的研究帶來(lái)了新的進(jìn)展，并在醫(yī)藥領(lǐng)域中取得了重要的應(yīng)用。但是，目前喂食法得到熒光功能絲領(lǐng)域的研究才剛剛起步。本文主要以五種結(jié)構(gòu)相近的熒光染料為研究對(duì)象，通過(guò)喂食法成功制備得到了熒光蠶絲。我們進(jìn)一步利用廣

2、角X射線散射(WAXD)，顯微紅外光譜(M-FTIR)，熒光光譜(FS)等表征方法研究了染料結(jié)構(gòu)、含量、喂食方式等因素對(duì)熒光染料進(jìn)入蠶絲的影響，以及討論了這些熒光染料的添加對(duì)絲素蛋白結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。同時(shí)針對(duì)熒光染料羅丹明B，比較了喂食法和染色法制備熒光蠶絲纖維的結(jié)構(gòu)和性能差別。主要結(jié)果如下:
　　(1)通過(guò)比較五種不同熒光染料（熒光素鈉鹽、羅丹明110、羅丹明B、羅丹明101內(nèi)鹽、吖啶橙）進(jìn)入絲素蛋白的量，我們發(fā)現(xiàn)，這五種熒

3、光染料中，蠶絲中幾乎沒(méi)有熒光素鈉鹽，熒光素鈉鹽的溶解度很大，還沒(méi)進(jìn)入絲腺內(nèi)就直接被排出體外。羅丹明110雖然能進(jìn)入腺體，但是不容易進(jìn)入腺體內(nèi)凝膠的疏水區(qū)，大部分羅丹明110是與凝膠的親水鏈段存在分子間作用力，只有少量的羅丹明110能進(jìn)入凝膠的疏水鏈段，所以絲膠中羅丹明110的量是絲素中的量的4倍。蠶絲中羅丹明B與羅丹明101內(nèi)鹽的量都集中在絲素蛋白內(nèi)，絲素中羅丹明101內(nèi)鹽的量是絲膠中的量的十倍多，絲素中羅丹明B的量是絲膠中的量的四倍多

4、，所以羅丹明101內(nèi)鹽這種結(jié)構(gòu)更容易進(jìn)入絲素蛋白纖維內(nèi)。吖啶橙沒(méi)有親水的基團(tuán)，在水中的溶解度非常小，很難進(jìn)入腺體內(nèi)，所以蠶絲中吖啶橙的量非常的少，僅是蠶絲中羅丹明B量的十分之一。對(duì)于進(jìn)入腺體的吖啶橙，吖啶橙更容易進(jìn)入凝膠的疏水區(qū)，所以絲素中的吖啶橙的量比絲膠中的吖啶橙的量多。
　　(2)我們得到熒光功能分子進(jìn)入蠶絲要具備兩個(gè)條件，首先是要具備親水基團(tuán)，這樣能保證物質(zhì)能隨著體液進(jìn)入腺體，此外還要具有易于與絲素蛋白膠束形成氫鍵的疏水基

5、。
　　(3)通過(guò)紅外光譜，我們發(fā)現(xiàn)喂食法將熒光染料添加到絲素蛋白纖維，會(huì)對(duì)絲素蛋白的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。添加羅丹明110會(huì)抑制絲素蛋白分子間氫鍵的形成。而喂食法添加羅丹明B，有利于絲素蛋白分子間形成氫鍵，使得絲素蛋白酰胺Ⅲ帶的吸收峰向低波數(shù)移動(dòng)。此外，羅丹明B的添加會(huì)抑制絲素蛋白的無(wú)歸卷曲構(gòu)像向β-折疊構(gòu)像轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致β-折疊構(gòu)像減少。與羅丹明B相同，喂食羅丹明101內(nèi)鹽有利于絲素蛋白纖維分子之間形成分子間作用力。但是，添加吖啶橙對(duì)絲素

6、蛋白纖維的結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有影響。
　　(4)這些熒光染料的添加會(huì)使得絲素蛋白的結(jié)晶度降低，而羅丹明B和吖啶橙的添加還會(huì)使得絲素蛋白的晶面間距變小。添加這些熒光染料得到的絲素蛋白纖維的拉伸強(qiáng)度和模量都有所降低，但都降低的不是很明顯。
　　(5)我們還研究了喂食和染色絲素蛋白纖維的差異。喂食法中，隨著羅丹明B質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，絲素蛋白的結(jié)晶衍射峰的強(qiáng)度降低，高階結(jié)晶衍射峰逐漸消失，結(jié)晶度降低，晶粒尺寸減小，晶胞參數(shù)和次結(jié)晶參數(shù)變小。由