张林[1]2015年在《人发角蛋白的提取、纤维制备及对棉织物整理研究》文中指出人发角蛋白是一类天然的可再生高分子,具有资源丰富、高生物活性、低免疫排异性、生物相容性好、可生物降解等优良性能,已广泛应用于生物材料领域,但国内外对人发角蛋白的提取及其在其他领域中的应用研究尚处于初级阶段,因此对人发角蛋白的回收利用具有重要意义。本文以来源丰富、价格低廉的废弃人发纤维为原料,选用氢氧化钠/亚硫酸钠/十二烷基硫酸钠的混合溶剂体系提取人发角蛋白,采用共混法、以氯化钙为凝固浴,经不同工艺分别制备了人发角蛋白/海藻酸钙共混膜及共混纤维,并将制得的人发角蛋白溶液用于棉织物的改性整理。采用碱-还原法溶解未脱脂的人发纤维,考虑溶解过程中各因素对人发纤维溶解率和人发角蛋白提取率的影响,确定人发角蛋白提取的最佳工艺条件为:氢氧化钠6g/L、亚硫酸钠30g/L、SDS 10g/L、反应时间3h、反应温度80℃,人发纤维溶解率和人发角蛋白提取率分别高达92.23%和82.31%,并且该工艺具有良好的重现性。提取的人发角蛋白是一种浅驼色的粉末,分子量主体分布在37 kDa以下,人发角蛋白溶液的质量浓度为57.08g/L且具有良好的稳定性。将人发角蛋白溶液与海藻酸钠溶液混合,以氯化钙为凝固浴,制备人发角蛋白/海藻酸钙共混膜。由于存在钙桥和氢键作用,共混膜中的两组分之间具有良好的相容性,不存在相分离现象,但随着人发角蛋白含量的增加,人发角蛋白大分子与海藻酸钙大分子的团聚体增多,对共混膜的透光率略有影响,共混膜的拉伸强度和断裂伸长率先增后减,而液体吸收性能先减后增。在共混膜的研究基础上,采用湿法纺丝工艺,以氯化钙为凝固浴,制备人发角蛋白/海藻酸钙共混纤维。人发角蛋白含量的增加,对共混纤维的热学性能几乎无影响,但共混纤维的白度和柔软性降低,纤维表面逐渐变粗糙且沟槽的数量明显增加,断裂强力和断裂伸长率先增后减,液体吸收性能先减后增。将未透析的人发角蛋白溶液用于棉织物的改性整理,通过整理工艺的比较和优化,以防紫外线性能和力学性能为测试指标,确定最佳的整理工艺条件为:高碘酸钠浓度15g/L、人发角蛋白浓度25g/L、整理液pH值6、整理时间2h、整理温度50℃。人发角蛋白交联棉织物的性能测试表明:棉织物的防紫外线性能、吸水性能和折痕回复性能皆明显提高且耐洗性能良好,但力学性能、白度和透湿性能略有下降。人发角蛋白交联棉织物的结构分析表明:人发角蛋白对氧化棉织物具有较好的吸附性和成膜性,其大分子中的氨基能与氧化棉纤维上的醛基发生共价交联反应生成席夫碱,但整理后织物的结晶度略有下降。
胡庆柳[2]2002年在《人发角蛋白的医学应用及其分子机理》文中研究指明本论文第一部分研究了人发角蛋白人工腱在体内的降解机制以及在诱导自体腱修复的过程中TGFβ1、2、3 mRNA的表达和泛素(ubiquitin)、层粘连蛋白(laminin)、血管内皮生长因子(VEGF)的产生，以阐明人工腱诱导自体腱形成的机理。结果表明在肌腱修复时，TGFβ1、2可能起主导作用，TGFβ3在肌腱修复过程中起协同作用。人工腱角蛋白的降解可能由泛素介导；人工腱周围新生组织中不正常蛋白的清除除有溶酶体参与外，也见泛素起作用。在处于人工腱降解期和自体腱形成期的新生的腱组织中，腱细胞含量丰富，功能活跃，VEGF的表达量较高；而在处于自体腱改建期的较成熟腱组织中，腱细胞的量明显减少，腱细胞的活动渐趋静止，VEGF基本不表达。自体腱形成期的新生腱组织中含有大量腱细胞，这个时期LN高水平表达；在较成熟和成熟的腱组织中腱细胞明显减少，LN的水平较低或无表达。LN主要由腱细胞分泌，术后6周可见炎症细胞和巨噬细胞也有LN表达。LN有利于细胞之间形成紧密连接，使胶原纤维集结成束，从而产生致密结缔组织促进肌腱再生。 第二部分探索用人发角蛋白套管修复大段缺损的胫神经。将兔的胫神经切除10mm后，将神经两断端塞入套管内，神经两断端相距10mm，用9—0尼龙线将神经外膜和人发角蛋白套管缝合。术后不同时间分别进行神经电生理检查、解剖和组织学观察。结果发现人发角蛋白套管可诱导神经纤维再生，跨过10mm的缺损间隙，从而修复胫神经。人发角蛋白是制作神经套管的较为理想的材料。HHK及其降解产物能诱导NGF和P75的产生，为神经再生创造良好的微环境；而缝线无此诱导作用。在新生神经组织中NGF和P75含量高，较成熟的神经组织中含量较少。切断神经可诱导LN水平升高。LN在神经组织中主要由雪旺细胞分泌，作为一种主要的细胞外基质，能为神经生长提供适当的“粘着性”，使轴突沿着基质桥生长，保持生长锥的稳定性，引导神经纤维定向生长。VEGF可能主要来源于神经外膜的成纤维细胞和神经组织中的雪旺细胞，除有血管发生的性能外还有促神经再生的功能。人发角蛋白及缝合线之间变性组织的异常蛋白的降解主要由泛素酶来实现。在新生神经组织中主要是泛素参与蛋白质和变性神经组织的降解，而在趋于成熟的神经组织中因降解的蛋白质量的减少，参与降解的泛素量也减少。 第叁部分用CLONTECH公司生产的cDNA Array基因膜与总RNA逆转录得到的探针杂交，研究了人骨髓间充质干细胞与腱细胞的基因表达差异。在检测的 11 76种基因中，有 15种基因表达水平上调（这些基因是 AIM、HNGSI、DYAIL3、KJAA0151、BCAT、uroporphyringen Ill synthase、GAS、GDF、ZYX、JAKZ、CH］EUvi4、STATI、LIGI、MLFZ、VILZ），占127％，这些基因在功能上大都与细胞增殖和信号转导相关；1种基因队 吓调，这种基因与细胞之间的粘附有关。
严治杰[3]2016年在《人发角蛋白/海藻酸钙复合纤维的制备及性能研究》文中认为目前,因为石化资源日益枯竭以及不可降解的化工材料对环境和人们身体的危害日益严重,生物相容性良好、来源广泛的天然材料的开发与应用受到人们的广泛关注。海藻纤维是以海洋中藻类植物的提取物海藻酸钠为原料,通过湿法纺丝制得的一种具有优良相容性、阻燃性的再生纤维,可以广泛应用于特种服装、医疗、化妆品等领域。角蛋白也是一种具有优良生物兼容性、来源广泛的天然高分子材料。本文将人发溶解制成人发角蛋白溶液,然后与海藻酸钠溶液共混得到纺丝原液,并通过湿法纺丝制得具有广阔应用前景的人发角蛋白/海藻酸钙复合纤维。制备人发角蛋白溶液的最优工艺:浴比20:1,在80℃条件下,0.4 mol/L的氢氧化钠水溶液中反应3 h,此时人发溶解率为94%,且工艺稳定。人发溶解率随着NaOH浓度的增大、反应时间的延长、反应温度的升高而增加,在人发溶解率达到90%以上后,其增加幅度趋于平缓。人发角蛋白/海藻酸钙复合纤维最佳纺丝工艺为:纺丝液静置脱泡12 h,滤网、细布组合过滤2次,选择喷丝头孔数为1000、孔径为0.07 mm,计量泵转速为0.02 m/s,凝固浴浓度为4%,温度为30℃,凝固时间为25 s,拉伸速率为30%~50%,干燥方式为酒精脱水干燥,制得的纤维手感柔软、纤维间不粘黏,断裂强度为2.64 cN/dtex。采用红外、电镜等手段对所得复合纤维的结构与形态进行了表征。结果表明:复合纤维中两组分具有良好的相容性;随着人发角蛋白含量的增加,复合纤维表面槽沟增多,吸湿性能增加。力学性能测试表明:当复合纤维角蛋白的含量由10%提高到50%时,其断裂强力由3.8 cN/dtex下降到2.64cN/dtex。
于梦妍[4]2018年在《角蛋白/PEO/羟基磷灰石生物支架的制备及性能研究》文中认为由于天然材料具有良好的生物相容性,近年来已经成为组织工程的研究热点。本课题是从人发纤维提取角蛋白通过静电纺丝的方法来制备纳米纤维支架。由于直接运用静电纺的方法制备的角蛋白纳米纤维支架其耐水性和机械性能都比较差,所以本文选用不同的交联方法交联和与羟基磷灰石纳米粒子复合的方法增强支架的耐水性和机械性能。本文选用EGDE交联剂进行初次交联,分别采用氧气交联、热空气交联和京尼平交联的方法进行二次交联来改善支架的耐水性。并采用SEM、接触角测试、FTIR、XRD、TG、DSC拉伸测试,细胞毒性测试等方法对支架进行表征。结果表明,这叁种方法都能改善支架的耐水性,都可以获得一种亲水但不溶于水的生物支架,为细胞的黏附提供条件;几种交联方式都没有使角蛋白大分子结构没有发生太大的改变,但是从XRD测试结果可以看出大分子的排列发生了改变,交联反应主要发生在角蛋白的无定型区;TG,DSC测试结果表明交联使支架的热学性能提高;从机械性能测试可以看出,交联可以明显的改善支架的力学性能,使力学性能提高3～7倍;从细胞毒性分析结果可以看出,这叁种二次交联方式交联过的支架都没有细胞毒性。采用加入羟基磷灰石纳米粒子的方法进一步提高支架的力学性能和生物相容性。但是羟基磷灰石纳米粒子容易发生团聚,通过六偏磷酸钠对其进行改性处理,从而改善了它的团聚的问题。从激光粒度仪和TEM的结果可以看出羟基磷灰石在水中的分散效果比较好;从FTIR的结果可以看出六偏磷酸根离子包覆到了纳米羟基磷灰石的表面,并且没有破坏羟基磷灰石基本的化学结构。向支架中加入纳米羟基磷灰石纳米粒子通过静电纺制备出角蛋白/PEO/羟基磷灰石复合纳米纤维生物支架。并采用SEM、接触角测试、FTIR、XRD、TG、DSC拉伸测试,细胞毒性测试,细胞粘附增殖测试,激光共聚焦等方法对支架进行表征。随着羟基磷灰石质量分数的提高,支架的纳米纤维直径降低;角蛋白分子酰胺Ⅲ带中的酰胺键与羟基磷灰石中的钙离子发生了螯合作用,α—角蛋白分子结构会通过静电作用与钙离子紧密连接,甚至固定在角蛋白支架中,这些结构之间的作用会使支架的机械强力增加,但是随着羟基磷灰石的质量分数的增加,羟基磷灰石也会发生团聚,反而会使力学性能下降;羟基磷灰石的加入也提高了支架的结晶度和热学性;细胞毒性分析表明,角蛋白/PEO/羟基磷灰石纳米纤维生物支架没有细胞毒性;细胞粘附增殖测试、SEM、激光共聚焦测试结果表明,与不加羟基磷灰石的角蛋白/PEO纳米纤维支架相比,L929小鼠细胞在含纳米羟基磷灰石的纳米纤维支架上粘附、增殖效果更为明显,和周围的纤维融合的更好。
徐江涛[5]2016年在《人发角蛋白的提取及其复合材料的制备》文中提出本文利用废弃的人发纤维进行角蛋白的提取研究,并将提取的人发角蛋白以溶液的形式与纤维素、聚乙烯醇(PVA)共混制备膜材料,一方面可以提高人发角蛋白的利用率,解决其不能成膜的问题,另一方面也可以提高纤维素、聚乙烯醇膜的性能。首先对人发角蛋白的提取方法进行了探究,并且首次将碱法与还原法相结合,以一种新的方法,碱-还原法,来提取人发角蛋白,并对影响角蛋白提取的因素反应温度、反应时间、尿素用量等进行了探究,确定了最佳的制备工艺。同时,通过扫描电镜、溶解率、凝胶电泳以及红外光谱对提取的人发角蛋白进行结构方面的研究。实验表明,第一步的碱法可以有效破坏人发鳞片层;最佳提取工艺为:还原剂用量为0.75mol/L、尿素用量为8mol/L、处理温度为80℃,SDS用量为0.02mol/L时,处理5h,此方法人发纤维溶解率高达55%,角蛋白提取率为90%左右;同时,提取的角蛋白分子结构保存度比较完整,分子量较高,主要集中在25~37kDa。在人发角蛋白提取研究的基础上,将角蛋白溶液与纤维素进行共混,制备角蛋白/纤维素共混材料,同时以戊二醛为交联剂对二者进行交联,对比了共混与交联两种工艺,并通过红外光谱、X射线衍射、机械强力测试、吸湿保湿性能测试等手段对制备的膜材料进行表征。交联膜效果要优于共混膜,并且进一步对交联膜的制备工艺进行了优化,人发角蛋白与纤维素最佳共混比例为2:8,最佳交联条件为交联剂浓度为1g/L,交联温度为40℃,交联时间为4h。将角蛋白溶液与聚乙烯醇(PVA)共混制备膜材料。将二者以不同的比例进行共混,探究了二者的最佳比例。通过机械性能测试、吸湿保湿性能测试以及X射线衍射、红外光谱等手段对制备的膜材料进行了性能及结构的研究。当人发角蛋白与PVA共混比例为3:7时相容性较好;并且共混之后可以使共混材料具有较好的紫外吸收性能;同时,膜具有较好的热稳定性。
邓立明[6]2012年在《人发角蛋白诱导人脐带间充质干细胞向雪旺细胞分化的实验研究》文中进行了进一步梳理目的：研究人脐带间充质干细胞（hUC-MSCs）的基本生物学特性。摸索人发角蛋白（HHK）萃取的最佳条件，同时观察其与hUC-MSCs的生物相容性。采用不同的方法诱导hUC-MSCs向雪旺细胞(SCs)分化，探讨HHK在其中的作用，并寻找最优的诱导分化方案，为hUC-MSCs用于周围神经和脊髓损伤修复提供理论依据。方法：用酶消法分离hUC-MSCs，通过普通光学显微镜观察其生长状态，原子力显微镜观察其形态学特征，采用MTT法观察P3代生长曲线及P1-P8的细胞增殖活力，流式细胞术测定P1-P6的细胞生长周期和鉴定细胞表型。还原法提取HHK，观察其对hUC-MSCs的增殖及趋化作用。用不同浓度的HHK溶液包被培养瓶，观察其对hUC-MSCs贴壁和粘附的影响。随机将hUC-MSCs分为A、B、C、D、E、F共6组，分别采用复合诱导因子+HHK、复合诱导因子、共培养+HHK、共培养、HHK、普通培养基培养，9天后采用HE染色和原子力显微镜观察其观察其形态学及超微结构变化。免疫细胞荧光观察分化后细胞S-100和GFAP特异性蛋白表达，流式细胞仪定量检测分化后S-100蛋白表达阳性率及细胞凋亡率。结果：采用酶消法成功分离得到了纯度较高的hUC-MSCs，P1-P6代细胞周期及P1-P8代细胞的生长活力无明显差异。流式细胞术鉴定细胞表达CD105、CD90、CD73、CD54、CD44、CD13、CD29，不表达CD34、CD14、CD45、HLA-DR。采用还原法成功萃取了HHK，适当浓度的HHK有提高细胞增殖活力、促进细胞迁移、加速细胞贴壁和增加粘附力的作用。经SCs定向诱导分化后，细胞逐渐变成长梭形，两极有细长突起，原子力观察细胞核表面突起增多。细胞免疫荧光法观测到诱导后hUC-MSCs表达S-100蛋白和GFAP蛋白明显增高，流式细胞仪定量检测到hUC-MSCs表达S-100蛋白增高、细胞凋亡率降低。6组中前四组发生不同程度的诱导分化，后两组未见细胞分化，其中分化效率以细胞因子组高于共培养组，加HHK组高于未加HHK组；细胞凋亡率以共培养组低于细胞因子组，加HHK组低于未加HHK组。分化效率与细胞凋亡率成正相关，但HHK可以降低细胞凋亡率提高诱导分化率。结论：本实验成功在体外分离、培养及鉴定了hUC-MSCs。采用还原法萃取的HHK具有较好的生物相容性，可提高hUC-MSCs增殖活力、促进细胞迁移和粘附。HHK联合复合因子为最佳诱导方案，可以显着提高hUC-MSCs向SCs分化效率并降低细胞凋亡率。
由桂枫[7]2007年在《壳低聚糖及氨基葡萄糖与角蛋白相互作用的体外研究》文中研究指明透皮给药系统具有明显优于其他传统给药方式的特点,市场应用前景广阔。然而皮肤角质层的屏障作用限制了大多数药物在透皮给药中的应用。壳低聚糖类化合物具有高效无毒的生理活性,已有相关研究表明能够有效促进药物的透皮吸收。本论文以人发提取角蛋白和脱脂处理的鼠角质层作为模拟皮肤的屏障模型,分别研究了壳低聚糖、氨基葡萄糖及氨基葡萄糖烷基酰胺类化合物对皮肤角质层的作用规律,为进一步研究糖类透皮促进剂的作用机制奠定基础。本文首先采用以β-巯基乙醇为还原剂,尿素为蛋白质变性剂,十二烷基硫酸钠为蛋白质稳定剂的混合体系,自人发中提取角蛋白。实验发现反应前溶胀人发2h,选定尿素浓度为7mol/L,β-巯基乙醇和SDS的加入量分别在3.5%和2%,在45℃下反应12h,人发溶解率已经达到较高程度,制得的角蛋白溶液比较稳定。角蛋白膜不溶于THF、DMF、DMSO等常规有机溶剂,但在80℃热水中有溶胀现象,并可溶于低浓度的β-巯基乙醇水溶液(≥0.2wt %)。人发提取角蛋白膜与Sigma标准角蛋白膜对照,均属于致密膜,表面分布比较均匀。13C NMR谱图结果显示,人发提取角蛋白与鼠角蛋白和胶原结构基本相似,说明这种角蛋白可用来模拟动物皮肤角质层主要成分角蛋白,以此作为考察壳聚糖类促进剂相互作用的体外透皮模型。同时,本论文还通过SEM,FTIR,DSC及电化学交流阻抗等手段探讨了促进剂对两种体外透皮模型的作用机理。浓度为1%的壳低聚糖和氨基葡萄糖都明显改变了角蛋白表面致密均匀的结构,并使角蛋白二级结构中α-螺旋显着地向β-折迭结构和无规则卷曲结构转变。角蛋白膜的α-helix结晶熔融峰为201℃左右,5%的壳低聚糖和氨基葡萄糖则分别使其结晶熔点下降至189℃和165℃,影响了角蛋白的结晶结构。5%的壳低聚糖使鼠脱脂角质层交流阻抗值由3.79E6?·cm2下降至8.379E5?·cm2,而氨基葡萄糖烷基酰胺DGP和DGH的这一数值分别降至1.001E5?·cm2和1.772E5?·cm2。角质层经皮阻抗值降低较为明显,表明两种糖类化合物有效降低了鼠角质层结构的紧密程度,为药物的经皮吸收与传送提供了通道。
王小洁[8]2011年在《羽毛角蛋白复合膜的制备与应用研究》文中研究指明随着社会的进步与科技的发展,人们环境意识的不断增强,材料的循环利用越来越受到科学界的关注。有关合成高分子的回收利用研究已经开展,部分高分子材料已经被循环利用。废弃天然高分子的回收利用将是保护人类生态环境、实现资源充分利用的一个重要方面。对废弃天然高分子的回收利用,既可降低材料的成本,同时也能缓解石油资源枯竭所带来的威胁,更能缓解人类对于环境的压迫。废弃的羽毛中含有大量的角蛋白,因其具有良好的生物可降解性能、生物相容性等,将代替合成高分子材料应用于人类生活的多个领域。本论文立足环境友好高分子的发展前沿,以保护人类生态环境、实现资源的充分利用为目的,探索角蛋白在可降解膜材料中的应用。论文首先对角蛋白提取、应用研究新进展进行了综述。介绍了角蛋白结构、种类以及近年来角蛋白及角蛋白衍生物的应用研究状况;并综述了可降解包装膜的种类、性能、制备方法以及应用研究,并提出了包装膜的缺点。其次,以废弃羽毛(红色和白色羽毛)为原料,采用醇酸双预处理-还原法提取羽毛角蛋白,采用紫外-可见光谱、红外光谱、SDS-PAGE、飞行时间质谱、元素分析、氨基酸分析以及圆二色谱对红色羽毛角蛋白(RFK)和白色羽毛角蛋白(WFK)进行了表征,探讨了羽毛颜色与角蛋白结构的差异性。结果表明,羽毛、提取的角蛋白及角蛋白溶液的颜色差异可能在于含S氨基酸(胱氨酸)的含量的差异,胱氨酸的含量多导致了RFK溶液的颜色较深,或氨基酸顺序的差异。第叁,将羽毛角蛋白与马铃薯淀粉作为天然高分子原料,采用溶液浇铸法制备角蛋白/马铃薯淀粉复合膜(RFK/PSt-F),并考察了成膜条件,如增塑剂/基质、糊化温度及角蛋白用量对膜材料性能的影响,获得了RFK/PSt-F的最佳成膜条件。与马铃薯淀粉膜(PSt-F)和角蛋白膜(RFK-F)相比,将RFK/PSt-F作为包装膜具有良好的阻油性,能作为食品的外包装材料,且在环境中不会造成污染。以PSt-F和RFK/PSt-F为载体,以小分子化合物,罗丹明B为模型药物分子,研究了对药物分子的负载与释放性能。结果表明:在不同pH缓冲液中,PSt/-F和RFK/PSt-F对罗丹明B显示了良好的控制释放性能、释放能力不同,且释放量大。但复合膜在酸性条件下的释放量最大达85%,PSt/-F在碱性条件下的释放量最大为80%。这说明角蛋白的加入使复合膜的药物释放量增大。最后,以羽毛角蛋白和大豆分离蛋白为天然高分子原料,采用溶液浇铸法制备角蛋白/大豆分离蛋白复合膜(RFK/SPI-F),并考察了成膜条件,如基质比,成膜液pH以及增塑剂/基质对膜材料性能的影响,得到了RFK/SPI-F的最佳成膜条件。与大豆分离蛋白膜(SPI-F)和RFK-F相比,将RFK/SPI-F作为包装材料具有良好的阻油性。以SPI-F和RFK/SPI-F为载体,小分子化合物,罗丹明B为模型药物分子,研究了对药物分子的负载与释放性能。结果表明,SPI-F和SPI/RFK-F对罗丹明B显示了良好的控制释放性能,而且不同的pH下释放能力不同,但是,复合膜的释放速率较慢,这利于药物的充分利用吸收。总之,从羽毛中提取角蛋白,变废为宝,将其作为原料制备的角蛋白/马铃薯淀粉膜材料和角蛋白/大豆分离蛋白膜材料不仅具有良好的机械性能、阻油性,而且可生物降解不会污染环境;将其作为药物载体,负载药物有望作为一种新型的pH敏感的药物载体材料应用于医药领域。
刘雪[9]2017年在《高效溶解羊毛角蛋白新型离子液体设计》文中提出随着社会的快速发展,人民生活需求不断提高,可利用资源日益减少,寻找可以替代的储存丰富的新资源成为社会关注的热点。天然高分子因其资源丰富、可降解等优点受到了众多研究者的关注。羊毛是一种具有许多优良特性的天然高分子,其成分中95%为角蛋白。角蛋白具有良好的生物相容性、可降解性和生物活性,被广泛应用于纺织和医药行业。角蛋白分子由大约20种氨基酸组成,其结构复杂,内部含有氢键、盐式键、二硫键、酰胺键等多种键,使其难以被破坏从而溶于传统溶剂。近年来,离子液体作为一种结构可设计的绿色溶剂,因其具有蒸汽压低、热稳定性高、结构可设计等优点,在溶解纤维素、木质素、羽毛等天然高分子方面表现出优异的性能。以离子液体为溶剂,溶解羊毛角蛋白的研究也取得了一定成果。但是,离子液体阴、阳离子结构对其溶解角蛋白性能的影响机制研究仍是一个巨大挑战,且对于离子液体/角蛋白溶液纺丝性能的研究相对较少。本论文设计合成了一系列不同阴、阳离子结构的离子液体,并将其用于溶解羊毛角蛋白,考察了离子液体阴、阳离子结构对其溶解角蛋白性能的影响规律。建立了综合分析角蛋白溶解时间和再生角蛋白结构及性质,筛选最佳离子液体的方法,考察了离子液体/角蛋白溶液的纺丝性能。进一步以戊二醛为交联剂,通过其与角蛋白分子之间的交联作用,从而提高角蛋白丝的强度。具体研究内容如下:(1)离子液体阴、阳离子结构对羊毛角蛋白溶解时间的影响规律。设计合成了一系列1,5-二氮杂双环[4.3.o]-5-壬烯类(DBN)和咪唑类离子液体,并将其应用于羊毛角蛋白的溶解。从离子液体极性和氢键碱性角度,探究了离子液体阴、阳离子结构对其溶解角蛋白性能的影响机制。发现离子液体阴离子溶解角蛋白的能力顺序为[OAc]->[DEP]->[DMP]-,离子液体阳离子溶解角蛋白能力顺序为咪唑类>1,5-二氮杂双环[4.3.o]-5-壬烯类。离子液体的阴、阳离子通过调控离子液体的极性和氢键碱性来调变其溶解角蛋白的能力,极性越大,氢键碱性越强,溶解时间越短,溶解能力越强。这一规律的发现为后期功能化离子液体的设计提供了理论基础。(2)离子液体阴、阳离子结构对再生角蛋白结构和性质的影响规律。以乙醇为再生剂,从离子液体/角蛋白溶液中再生出角蛋白,并对其结构和性质进行分析。不同离子液体/角蛋白溶液再生角蛋白的产率不同,基本遵循完全溶解时间越短,再生角蛋白产率越低。其中,从[DBNE]DEP/角蛋白液中再生角蛋白的产率最高,为0.4471 g/g。对不同离子液体/角蛋白溶液再生角蛋白的结构和性质进行分析,发现角蛋白完全溶解所需时间越短,再生角蛋白结晶度越低,二级结构中α-螺旋含量越低,二硫键破坏越严重,不同离子液体再生角蛋白的热稳定性相差不大。综合分析羊毛角蛋白的溶解时间和再生角蛋白的结构与性质,筛选出[DBNE]DEP为最佳的离子液体。其溶解时间为3 h,再生角蛋白的结晶度为60.99,二硫键破坏率53.46%,α-螺旋结构含量57.88%,热分解温度为521 K。(3)离子液体/角蛋白溶液的流变性能。探究了两种阴离子为DEP-的离子液体/角蛋白液的流变性能,发现其非牛顿指数都随着温度的升高先升高后降低。[Emim]DEP/角蛋白溶液的最适纺丝温度为343-353 K,[DBNE]DEP/角蛋白溶液的最适纺丝温度为323-333 K。从经济性角度考虑,[DBNE]DEP/角蛋白溶液更适用于纺丝。通过考察[DBNE]DEP离子液体循环性能,发现[DBNE]DEP离子液体循环利用5次,溶解角蛋白性能不变,离子液体结构稳定不变。(4)以戊二醛为交联剂增强角蛋白丝强度。以戊二醛为交联剂,考察了戊二醛浓度和交联反应温度对离子液体/角蛋白溶液成丝性能和角蛋白丝结构及性质的影响。发现戊二醛浓度对交联反应进行具有重要影响。其中,戊二醛浓度为0.45%-0.8%时,角蛋白液成丝性能较好,角蛋白丝中二级结构含量较高。交联反应温度也是影响角蛋白液成丝性能和角蛋白丝结构及性质的重要参数。在戊二醛浓度为0.5%条件下,交联反应温度为60℃时,离子液体/角蛋白液成丝性能较好,二级结构中α-螺旋结构含量高,胱氨酸被破坏较轻。
王夏辉[10]2016年在《聚氨酯/角蛋白纳米纤维的制备及性能研究》文中研究指明角蛋白是一种来源于动物毛发的天然蛋白质材料,具有无免疫原性、生物相容性好、可生物降解等特性,在组织工程支架材料、药物载体等领域具有重要应用前景。近几年国外研究者已大量开展基于羊毛角蛋白生物材料的基础研究与应用开发,如角蛋白纳米纤维材料、角蛋白膜材料等。然而,研究者发现,纯角蛋白制备的纤维或膜材料通常脆性大,力学强度不高,因此对角蛋白进行改性或将其与其它高分子材料复合是当前制备角蛋白基医用材料普遍采用的策略。针对上述问题,本课题提出将角蛋白与聚氨酯复合,利用静电纺丝的方法制备力学性能及生物相容性均较优的聚氨酯-角蛋白复合纳米纤维材料。本文首先尝试了还原法与氧化法两种提取方法制备出两种类型的角蛋白材料,研究了角蛋白类型、角蛋白/聚氨酯配比对纳米纤维微观结构、理化性能以及细胞相容性的影响。结果发现,不同比例的角蛋白与聚氨酯混合纺丝后,角蛋白含量越高,纳米纤维丝直径越细;接触角测试发现,角蛋白含量越高,纳米纤维的亲水性也越高,接触角越小;通过万能力学测量仪测量材料的力学性能发现,角蛋白含量越高,力学性能越差,因此,聚氨酯的加入有效改善了纳米纤维的力学性能;傅里叶变换红外光谱分析表明,静电纺丝前后各组分之间并未发生化学反应;XRD的研究发现,混合纺丝后,该复合膜不存在晶型结构;采用氮气吸附脱附法分析复合膜的孔结构表明,蛋白含量越高,孔隙率越大,并且还原型角蛋白纳米纤维的孔隙率高于氧化型角蛋白纳米纤维。以小鼠成纤维细胞为细胞模型,分别采用MTT法和细胞形貌观察法评价复合纳米纤维的生物相容性情况。结果表明,聚氨酯/角蛋白复合纳米纤维膜能够有效促进细胞增殖和生长;SEM观察发现细胞能够在此复合纳米纤维上舒展生长,状态良好。此外,针对还原型与氧化型角蛋白均易溶于水的特点,研究分别采用75%酒精浸泡和25%戊二醛蒸汽交联的方法对两类蛋白进行改性。结果发现,改性后的蛋白二级构象发生改变,热降解性能无明显变化。降解实验研究表明,改性后的两种角蛋白水不溶性均得到改善,其中戊二醛蒸汽交联的还原型角蛋白水不溶性提高程度最高。
参考文献：
[1]. 人发角蛋白的提取、纤维制备及对棉织物整理研究[D]. 张林. 青岛大学. 2015
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