湖南省长沙市麓山滨江中学 410006
摘要：角蛋白在生物体内有广泛的存在，在动物与植物体内均有分布，属于可再生资源，是一种公认的具有较高营养价值,质量稳定的潜在优质蛋白源。本文主要针对角蛋白材料的特点进行分析，并总结该种新型材料的应用领域。
关键词：角蛋白质材料；特点；应用
角蛋白作为外胚层细胞的结构蛋白，在生物体的结构组织中广泛存在。不同机体组织、个体甚至不同物种之间的角蛋白差异较大。一般来讲，角蛋白在高等的脊椎动物的上皮组织中含量较高，而在一般的植物体内含量较低。皮肤及其细胞组织一般含软角蛋白，这些蛋白没有进行纤维化；人和动物的表皮中纤维化的硬角蛋白广泛存在，起不到营养的作用，但可以保护机体。由于角蛋白含有较多的胱氨酸，故二硫键含量特别多，在蛋白质肽链中起交联作用，因此角蛋白化学性质特别稳定，有较高的机械强度。
角蛋白在生物体中广泛存在，是一种可再生的资源，以前没有引起人们的注意，经常被当做废物而丢弃，甚至造成环境的污染。但是现在人们意识到角蛋白不仅是一种优质的有较高营养价值的蛋白质资源，还是一种在材料力学上具有良好特性的天然的、可降解的生物高分子，其应用领域和发展前景都极其广阔。
一、角蛋白改性材料在食品和饲料领域的应用
众所周知，蛋白饲料可以对动物的生长发育起到极大的促进作用。而目前市场上经常售卖的蛋白饲料如鱼粉、血粉等虽然蛋白质含量高，效果好，但价格较高，会增加养殖户的饲料成本。角蛋白饲料的研发解决了这一难题。角蛋白饲料有着丰富的源头，价格低廉，并且含有钙、磷等矿物元素，营养搭配更合理，同时还避免了饲料行业因添加工业盐而带来的环境污染等问题。角蛋白可以被用作可食性包装膜和肉类食品的替代品，具有坚固、柔软、无异味，无污染等特性。
二、角蛋白改性材料在生物医学材料中的应用
三肽序列是细胞外基质中的纤连蛋白的细胞结合位点，具有可促进细胞吸附的作用。角蛋白制成的溶液、膜、海绵结构产品不断被开发出来，从而开始了角蛋白在生物医学领域广阔的应用征程。
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人们利用了人发角蛋白良好的生物相容性和优异的生物降解功能，研制出骨折内固定棒，具有优良的初始力学强度，符合四肢骨骼的内固定要求且降解性能良好。角蛋白可以用作人工肌腱来改善人们肌体的功能障碍，具有良好的生物相容性和生物力学性能。
要重建和恢复皮肤烧伤和创伤的屏蔽功能，达到治愈的目的，应该选择性能良好的创面敷料。角蛋白的胶原海绵膜由于血管化能力强，可以促进受损皮肤愈合，经常被用作烧伤的敷料，促进皮肤的恢复。细胞经过在羊毛角蛋白膜上进行培养，生长的速度优于胶原蛋白，并且不会出现细胞的变异现象，吸附性好，具有良好的生物的相容性，对细胞生长具有积极的作用，经常被用作组织工程的细胞培养支架。
人们还可以在氮气环境下利用氨水和巯基乙酸铵溶液对头发进行还原，并对还原后的溶液进行离心分离，将得到的上层清液和盐酸进行反应，把得到的沉淀物溶于氨水，然后制成一种角蛋白膜，可以应用于伤口敷料、组织细胞骨架和扩散膜。
三、角蛋白在改性材料领域中的应用
在角蛋白的分子侧链上接枝聚合以后，可以得到经过角蛋白改性的衍生物。改变角蛋白体使之变得结构疏松，也可以造成角蛋白的理化性质和机械性能发生改变。改性后的角蛋白是生物相容性良好的材料，可以用作伤口的缝合线以及生物药品来治疗部分皮肤病。角蛋白原液和纳米银系列的抗菌材料经过混合，与纤维素的适度接枝后会产生纤维纺丝液。这种纺丝液可以被用来生产纤维长丝或者纤维短丝。
角蛋白改性后具有疏水特性和相对较低的表面张力，被人们广泛应用于包装材料以及控释系统的配方或者乳浊液等的多相含水系统的配方，常见于除草剂、杀虫剂中。这种含角蛋白的除草剂和杀虫剂可以通过水解磷酸酯键，可以降低有机磷农药残留。角蛋白经过改性还可以用作天然的化妆品的原料，应用于洗发液和洗面奶等护发、护肤产品。
角蛋白改性制成的离子交换材料对重金属离子的吸附效果明显。而其改性后制备的多功能材料具有高能波性、两亲性、耐水解、耐蛋白酶分解等特性，被人们用来当作材料的发泡剂，高能波的吸收剂以及发光基材等。
四、结语
综上所述，在科技飞速发展的当今世界，角蛋白是一种极具价值的可再生生物资源，其改性后所具有的良好的力学特性和生物可降解性，使得角蛋白成为一种天然的、资源可观的高分子材料，不仅应用领域广阔而且具有良好的经济效益、生态效益和环境效益。角蛋白及其产品的研发具有重要的意义，应引起人们的广泛重视。
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论文作者:王靖喜
论文发表刊物:《科技中国》2016年12期
论文发表时间:2017/3/17
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