[发明专利]一种非晶丝素蛋白纳米纤维溶液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米纤维溶液技术领域，尤其涉及一种非晶丝素蛋白纳米纤维溶液及其制备方法。

背景技术

作为天然蛋白，丝素蛋白在组织工程、药物释放、微型器件等领域的功能性应用已被广泛探索。不同形态再生丝素蛋白的形成，包括支架、膜、凝胶、粉末和胶粘剂等是实现这些应用的前提。最近，随着应用领域的扩展和深入，对丝蛋白微结构的控制提出越来越高的要求，然而，作为制备丝蛋白基材料的基础，丝蛋白水溶液中丝蛋白基本不存在均一的纳米结构，使得进一步实现丝蛋白材料微结构设计面临极大困难，限制了丝蛋白在新兴领域的有效应用。为解决上述矛盾，现有技术中已发明了采用浓缩-稀释热处理的工艺来制备丝蛋白纳米纤维，但所制备纳米纤维主要由高结晶的beta-sheet结构组成，难以获得高浓度水溶液，较高浓度(＞0.5％)时会转变为水凝胶。虽然基于该纳米纤维制备出了各种丝蛋白基功能材料，但是该丝蛋白纳米纤维的溶液态低浓度阈值及高电荷斥力限制其进一步组装成具有分层微纳米结构的特殊功能形态，同时难以进行进一步的处理，实现不同的功能。

无机盐、浓酸、离子液体等多种溶剂已被用于破坏丝素蛋白分子间的氢键来溶解脱胶蚕丝。一般来说，这些溶剂都是完全破坏天然丝素蛋白纤维的纳米结构，最终获得不存在纳米特定纳米结构的丝蛋白溶液。最近，为解决上述问题，我们试图通过溶剂体系的设计来控制丝蛋白的溶解程度，从而保留部分丝蛋白纤维的纳米结构，获得更好的性能。通过设计甲酸-氯化钙，甲酸-溴化锂混合溶剂，在保留丝蛋白部分纳米结构的同时实现溶解，并制备了不同种类的丝蛋白材料，然而上述专利和技术中，随着甲酸、氯化钙、溴化锂的析出，丝蛋白会快速重新组装，形成beta-sheet结构，导致其凝胶固化，无法获得丝蛋白的水溶液，同时丝蛋白在上述体系中存在不同的结构，难以获得结构均一的丝蛋白。迄今为止，具有非晶结构的丝蛋白纳米纤维水溶液及其制备方法未见报道。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种非晶丝素蛋白纳米纤维溶液，并且通过优化溶剂系统制备此非晶丝素蛋白纳米纤维溶液的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非晶丝素蛋白纳米纤维溶液，并且通过优化溶剂系统制备此非晶丝素蛋白纳米纤维溶液的方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种非晶丝素蛋白纳米纤维溶液，所述非晶丝素蛋白纳米纤维的直径在20nm以下，长度在200～500nm之间，所述非晶丝素蛋白纳米纤维的构象为非晶态。

一种非晶丝素蛋白纳米纤维溶液的制备方法，包括以下步骤：

S1、将甲酸和溴化钾混合，并搅拌混匀；

S2、加入脱胶蚕丝，并挤压至全部浸润，得到混合液；

S3、将所述混合液置于烘箱中，调节至第一温度下放置一段时间，得到混合溶液；

S4、将所述混合溶液装进透析袋，在去离子水中透析2～4天，期间换水若干次；

S5、离心，之后取上清液，得到非晶丝素蛋白纳米纤维溶液。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中甲酸的质量分数为98％，体积为1～2.5ml，所述溴化钾的浓度为7～8.5M，体积为40～48ml。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中脱胶蚕丝的质量为0.5～2g。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中的第一温度为40～75℃。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中的时间为1～8h。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中去离子水的温度为0～20℃。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中换水的间隔时间为1～6h。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S5中离心速度为6000～10000rpm。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S5中离心的时间为10～40min。

本发明具有以下有益效果：

(1)通过溶剂体系、丝素蛋白纤维质量、溶解温度以及溶解时间的协同控制，实现对丝素蛋白纤维结构破坏程度的有效调控，最终形成主要为非晶丝素蛋白纳米纤维的溶液，避免了现有技术中只能获得不同纳米结构丝素蛋白混合物的弊端；

(2)通过透析过程中温度、换水时间等的调整，抑制丝素蛋白在透析过程中向beta-sheet晶体结构的转化，避免了现有技术中beta-sheet形成，导致丝素蛋白凝胶固化的问题，本发明可最终获得非晶的丝素蛋白纳米纤维溶液；