分子量可控的再生家蠶絲素蛋白制備研究.pdf

1、絲素蛋白作為蠶絲的主要組分，因其良好的力學(xué)性能、生物相容性以及可降解性，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。家蠶絲素蛋白在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用主要有兩種形式，一是纖維狀的絲素蛋白即絲素蛋白纖維，是脫膠后的天然蠶絲。二是再生絲素蛋白。從天然蠶絲制備再生絲素蛋白，要經(jīng)歷脫膠、溶解、透析和干燥四個(gè)階段。目前對(duì)天然蠶絲脫膠的方法有很多種，比如酶脫膠法、碳酸鈉脫膠法、尿素脫膠法和高溫高壓水脫膠法等。溶解絲素蛋白纖維的方法也有不少，比如溴化鋰溶液、硫氰

2、酸鋰以及乙醇-水-氯化鈣等鹽離子溶液等。因此，不同的研究小組制備再生絲素蛋白的工藝可能會(huì)有所不同。然而，脫膠和溶解環(huán)節(jié)對(duì)再生絲素蛋白分子量及其分布有重要影響，從而影響再生絲素蛋白基生物材料的結(jié)構(gòu)與性能。
　　因此，本研究擬對(duì)天然蠶絲制備再生絲素蛋白的工藝進(jìn)行研究，重點(diǎn)研究脫膠及溶解對(duì)再生絲素蛋白分子量及其分布的影響。希望通過(guò)本研究獲得制備分子量可控的再生絲素蛋白的工藝。本研究主要包括以下三個(gè)部分內(nèi)容：
　　第一部分，脫膠對(duì)再

3、生絲素蛋白分子量及其分布的影響。采用常規(guī)的0.5％碳酸鈉溶液和8M尿素溶液在不同溫度不同時(shí)間下對(duì)蠶繭進(jìn)行脫膠。通過(guò)比較脫膠率、苦味酸胭脂紅染色和SEM觀察，得出8M尿素溶液在90℃的溫度下脫膠三小時(shí)和0.5%Na2CO3溶液能夠脫膠完全。將0.5%碳酸鈉溶液、8M的尿素溶液在90℃的溫度下脫膠3h的絲素纖維溶于9.3M溴化鋰溶液。SDS-PAGE結(jié)果顯示，0.5%碳酸鈉溶液脫膠獲得的絲素蛋白溶解后分子量在50kDa以下，而8M尿素溶液脫

4、膠獲得的絲素蛋白溶解后分子量在116kDa以下。因此8M尿素溶液脫膠對(duì)絲素纖維分子量影響較小。
　　第二部分，溶解對(duì)再生絲素蛋白分子量及其分布的影響。將蠶繭在90℃的8M尿素溶液中脫膠3h獲得絲素纖維，選用9.3M溴化鋰溶液和摩爾比為1:2:8的氯化鈣-乙醇-水三元溶液作為溶劑溶解絲素纖維。SDS-PAGE結(jié)果顯示9.3M溴化鋰溶液溶解絲素纖維對(duì)絲素蛋白分子量的影響較三元溶液小。將上述脫膠條件下脫膠的蠶絲，分別溶于25℃、60℃和

5、95℃的9.3M溴化鋰溶液。SDS-PAGE和高效凝膠色譜結(jié)果顯示，不同溫度溶解絲素纖維能夠獲得分子量不同的再生絲素蛋白溶液，并且隨著溫度升高，分子量越小。說(shuō)明該工藝通過(guò)控制溶解溫度即可控制分子量及其分布。
　　第三部分，不同分子量再生絲素蛋白三維多孔支架的結(jié)構(gòu)與性能。選取8M尿素溶液為脫膠劑，9.3M溴化鋰溶液為溶劑，在25℃、60℃和95℃下溶解絲素纖維，從而獲得不同分子量的絲素蛋白溶液。將不同分子量的絲素蛋白溶液通過(guò)冷凍干燥

6、制備成多孔三維支架。通過(guò)SEM、壓縮測(cè)試、FTIR、XRD、溶解性測(cè)定比較分析了不同分子量絲素蛋白三維多孔支架的力學(xué)性能、表面形態(tài)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度和溶解性。結(jié)果表明，大分子量的三維多孔支架的表觀形態(tài)致密、壓縮性能好、二級(jí)結(jié)構(gòu)以Silk I為主、結(jié)晶度高。隨著溫度的升高，表觀空隙變大、壓縮性能變差、結(jié)晶度減小，但二級(jí)仍以silkⅠ為主。溶解性測(cè)試結(jié)果顯示，分子量大的三維多孔支架溶解性差。
　　綜上所述，本研究較系統(tǒng)地研究了脫膠和溶