[发明专利]一种再生丝素蛋白溶液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于天然高分子材料领域，具体涉及一种再生丝素蛋白溶液及其制备方法，该方法简单高效，可广泛应用于生物、医学方面。

背景技术

天然蚕丝为纤维状，而生物医用材料要求支架形状具有多样性与可塑性，因此，对天然丝素纤维的再生加工是拓宽其应用范围的必要步骤。目前蚕丝蛋白脱胶溶解后可以被加工成绳索、再生长丝、纳米纤维膜、丝素膜、多孔膜、水凝胶等，其中脱胶蚕丝的溶解是非常关键的一步，其影响着后续丝素蛋白材料的性能，特别是力学性能，从而关系到丝素蛋白材料的应用性能。

高浓度强酸强碱虽然可以溶解蚕丝，但会显著降低丝蛋白分子量，甚至不能进行再次加工，因而未被广泛采用。高浓度的中性盐溶液可以溶解脱胶蚕丝，并且不会引起丝素蛋白分子量的显著降低，因而被作为蚕丝纤维的良性溶剂受到了广泛而深入的研究，如常用的有氯化钙、乙醇和水三元溶剂、9.3mol的溴化锂水溶液等(参见：吴章伟等. 蚕业科学. 2010,36(4):707～712)。但是采用高浓度的中性盐溶液溶解蚕丝后，还需要将丝素蛋白盐溶液置于透析袋中进行长时间的透析（一般3天以上），进而获得再生丝素蛋白水溶液，并干燥成膜或冻干成多孔支架，该过程较为复杂、周期长、蚕丝的制得率低，并且再生制备的丝素蛋白支架的力学性质较差，特别表现在处理后的材料脆性大，强度低，因此极大的限制了蚕丝蛋白再生制备的工业化生产及其广泛应用。

另一方面，在天然蚕丝内部，蚕吐丝前的丝腺内都有直径为几十纳米的线结构，该纳米结构在蚕丝的形成及蚕丝优异的力学性质中发挥关键作用；然而现有技术中，在天然蚕丝再生过程中，溶解步骤严重破坏了该纳米结构，这成为再生丝素蛋白支架难以获得天然蚕丝优异力学性能的主要原因之一。

因此，寻找一种新的制备再生丝素蛋白溶液的方法，从而简易快速地溶解脱胶蚕丝并不破坏天然蚕丝内部的纳米结构很有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种简易、快速的制备再生丝素蛋白溶液的方法，其在溶解脱胶蚕丝的过程中不破坏天然蚕丝内部的纳米结构。

本发明采用如下技术方案实现本发明的目的：一种制备再生丝素蛋白溶液的方法，包括以下步骤：

（1）天然蚕丝经碳酸钠、碳酸氢钠或中性皂脱胶获得脱胶蚕丝纤维；

（2）混合酸与水，然后再加入无机盐制得蚕丝溶解液；

（3）将步骤(1)制备的脱胶蚕丝纤维放入步骤（2）的蚕丝溶解液中，于10～100℃下搅拌0.5～6h后获得所述的再生丝素蛋白溶液。

上述技术方案中，所述步骤（1）中的蚕丝为桑蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝中的一种或几种。

上述技术方案中，所述步骤（2）中的酸为甲酸、磷酸或甲酸与磷酸的共混物；优选为质量比为1∶0.25～4的甲酸与磷酸的共混物。

上述技术方案中，所述无机盐为溴化锂、氯化钙、氯化锌、氯化镁、硫氰酸锂、硫氰酸钠、硫氰酸镁、硝酸钙、硝酸铜、碳酸钙、磷酸钙中的一种或几种。

上述技术方案中，所述步骤（2）的蚕丝溶解液中酸浓度为10～100wt%；盐浓度为0.1～50wt%。

本发明还公开了根据上述制备方法制备得到的再生丝素蛋白溶液。

上述再生丝素蛋白溶液中，再生丝素蛋白的质量分数为0.1%～50%。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

(1)本发明利用酸和盐的水溶液溶解脱胶蚕丝而制得再生丝素蛋白溶液，溶液中主要为未破坏的天然原纤结构，与现有技术相比，由此获得的再生丝素蛋白材料具有优异的机械性能，如丝素蛋白膜的干态断裂强度达80MPa，湿态断裂强度达20MPa；

(2)本发明公开的加工方法简单高效，蚕丝的溶解快，并无需透析，适合工业化应用。

附图说明

图1为实施例一和实施例二中制备的再生丝素蛋白溶液滴在溴化钾压片上干燥后的红外谱图；

图2为实施例一、二、三以及四中制备的再生丝素蛋白溶液的扫描电镜图；

图3为实施例五和对比例一制得的再生丝素蛋白膜的拉伸曲线图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例、对比例对本发明作进一步描述：

实施例一：

（1）天然桑蚕丝用0.1wt%的碳酸钠溶液煮沸30min脱胶，重复3次后获得脱胶桑蚕丝；

（2）配制天然脱胶蚕丝溶解液：将98%甲酸用水稀释至80%，然后加入溴化锂配成含2%溴化锂的80%甲酸溶液，即为蚕丝溶解液；