一种发光且可拉伸的丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种发光且可拉伸的丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶的制备方法，属于水凝胶技术领域。包括以下步骤：1)以家蚕蚕茧为原料，采用高温高压法脱胶得到丝素蛋白；2)通过微波辅助法制备具有荧光和磷光效应的丝素蛋白溶液；3)再将聚乙烯醇加入到丝素蛋白溶液中，溶解形成丝素蛋白/聚乙烯醇混合溶液；4)然后利用液氮快速冷冻和饱和硫酸钠溶液浸泡相结合的方法，制备具有荧光和磷光效应的可拉伸水凝胶。与经典的循环冻融法相比，本方法步骤更简单，时间更短，且制备的水凝胶具有更高的断裂伸长率。同时，该水凝胶无细胞毒性，在生物医学领域具有较大的应用潜力。较大的应用潜力。较大的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种发光且可拉伸的丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶的制备方法


[0001]本专利技术属于水凝胶
，具体涉及一种发光且可拉伸的丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶的制备方法。

技术介绍

[0002]蚕丝是一种由丝素蛋白和丝胶蛋白组成的天然生物大分子,其中丝素蛋白约占蚕丝质量的70％，丝胶蛋白则约占总质量的25％。将丝胶蛋白与丝素蛋白分离的方法多种多样，如酶解、碱水解、酸水解、高温水解以及有机溶剂溶解法，其中，高温水解法最为简单。家蚕中的丝素蛋白(Silk fibroin，SF)是一种三个亚单元即重链(H
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chain)、轻链(L
‑
chain)和糖蛋白P25组成。重链和轻链之间通过二硫键连接，然后再与糖蛋白P25通过疏水键等共价键作用结合。SF由多种氨基酸组成，主要氨基酸有甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸，约占氨基酸组成的85％。SF具有良好的生物相容性、可生物降解性、高拉伸强度等特点，已被用于各种生物医学领域，包括伤口敷料、人造血管、细胞培养等。丝素蛋白纤维经不同溶解体系溶解获得再生丝素蛋白溶液，进而再生制备成微球、膜、纤维、凝胶、支架等形式并赋予再生材料特殊性能。可以通过调控丝素蛋白的二级结构从而有效控制丝素蛋白材料的各种性能，包括制备高强度，高取向材料等。
[0003]蚕丝经溶解制备成再生丝素蛋白基材料，可获得优异的电学、光学等性能，为其提供更广泛的应用空间。基于生物质绿色环保、且富含氮元素和碳元素的优点，以天然材料制备碳基纳米材料是一种发展趋势。蚕茧是一种来源广阔的生物质材料，丝素蛋白含氮量高达18％，是制备氮掺杂碳基纳米材料的理想前驱体。在此，我们采用一种简单而快速的微波辅助方法降解家蚕丝素蛋白，制备水中可分散的氮掺杂发光材料(FM)，而不需要任何添加剂。由丝素蛋白制备的发光纳米材料，具有生物相容性好，细胞毒性低和发光性能强的优点，有望用于生物医药领域。
[0004]水凝胶由于具有众多良好的特性,成为组织工程研究中一种优良的支架材料。丝素蛋白水凝胶由于独特的性质、多样化的成胶方式以及优异的可加工性成为了支架材料研究的热点，备受学者的青睐并涌现出了大量的研究成果。水凝胶具有三维交联网络结构，可以在水中迅速膨胀并能够保持大量的水分，同时还可以保持其结构。这种结构与生物组织的结构相似，水、营养、离子以及很多其他生物学相关的分子可以在这种多孔水凝胶基质中自由运输。作为一种柔性材料，水凝胶具有良好的可调节物理和化学性能，在涂层、粘合剂、组织工程、储能装置、药物输送、植入式电子设备等领域有着广泛的应用前景，近年来受到越来越多的关注。
[0005]聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)是由聚醋酸乙烯酯(Polyvinyl acetate,PVAc)水解而成的半结晶聚合物。众所周知，PVA水溶液可以通过反复冻融循环形成微晶转变为水凝胶，而不需要任何可能导致毒性的化学交联剂。PVA溶液的冷冻过程中，在无定形区产生的冰诱导了聚合物微晶的生长，这些微晶充当PVA链之间的物理交联点，从而产生水不溶性的水凝胶。在过去的几十年里，PVA因其出色的生物相容性，低廉的价格和易于加工
的特性而在生物医学和制药方面的应用中作为组织工程的基质和控制药物输送的载体获得了广泛的关注。反复冻融循环方法简单，并且不需要添加任何可能有毒性的交联剂，但缺点是耗时，本文利用液氮处理以期望能够缩短水凝胶的制备时间。
[0006]综上所述，为了解决上述问题，因此迫切需要对丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶的制备工艺进行进一步深入研究。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种发光且可拉伸的丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶的制备方法。
[0008]本专利技术的技术方案具体如下：
[0009]1、一种发光且可拉伸的丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)制备丝素蛋白溶液：将干净的家蚕蚕茧浸入超纯水中后，进行高温高压反应，得到固体丝素蛋白，洗涤，烘干，进行微波反应，得到丝素蛋白溶液。
[0011](2)制备丝素蛋白/聚乙烯醇的混合溶液：将聚乙烯醇加入到步骤(1)中制得的丝素蛋白溶液中，在加热条件下进行搅拌溶解，即可得到丝素蛋白/聚乙烯醇混合溶液；
[0012](3)制备发光且可拉伸的丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶：将步骤(2)中制备的丝素蛋白/聚乙烯醇的混合溶液冷冻定型后，用液氮冷冻处理，再放入饱和硫酸钠溶液中浸泡，即可得到发光且可拉伸的丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶。
[0013]优选的，步骤(1)中，所述高温高压的条件：温度为121℃，压强为0.17MPa，时间为10
‑
15min。
[0014]优选的，步骤(1)中，所述微波反应的条件：温度为220℃，以500
‑
1000rpm的搅拌速度反应1
‑
2h。
[0015]优选的，步骤(1)中，所述家蚕蚕茧与超纯水的质量比为1:20
‑
100，所述丝素蛋白溶液的浓度38
‑
54mg/mL。
[0016]优选的，步骤(2)中，所述聚乙烯醇与丝素蛋白溶液的质量比为1:10
‑
20，所述搅拌下进行加热反应的温度为60
‑
100℃，时间为1
‑
2h。
[0017]优选的，步骤(3)中，所述冷冻定型的条件：在
‑
10
‑
20℃预冷冻30
‑
60min。
[0018]优选的，步骤(3)中，所述硫酸钠溶液的浓度为0.44g/mL。
[0019]优选的，步骤(3)中，所述丝素蛋白/聚乙烯醇的混合溶液与饱和硫酸钠溶液的体积比为1:1。
[0020]优选的，步骤(3)中，液氮冷冻时间为6
‑
15min。
[0021]本专利技术具有以下主要优点：
[0022]本专利技术提供了一种发光且可拉伸的丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶的制备方法，该方法将丝素蛋白(SF)和聚乙烯醇(PVA)复合，通过物理交联形成的丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶，具有良好的拉伸性能和发光性能。首先，固体丝素蛋白在微波辅助作用下断链形成纳米颗粒，并暴露出大量的生色团，提高发光强度。而普通的丝素蛋白溶液大量的发光基团被亲水区包裹，无法显示出来，发光强度弱；其次丝素蛋白与聚乙烯醇复合后，通过液氮直接冷冻和无机盐溶液浸泡相结合的方法制备了具有发光且可拉伸的丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶，与传统的冻融法相比，该方法具有简单高效的特点，采用饱和硫酸钠溶液浸泡水凝胶以
期望得到力学性能更好的水凝胶，并且所使用的离子仅作为凝胶触发剂和性质调节剂用于诱导聚合物链的聚集，离子可以被完全洗掉，而不留在聚合物网络中，从而保持了所制备水凝胶的生物相容性；然后该方法未添加辣根过氧化物酶和其他物质，相比于现有技术，避免了基体炎症的发生以及由于化学品残留而导致的应用局限性，大大加大了应用范围，打破了形成高拉伸率和模量的水凝胶的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光且可拉伸的丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备丝素蛋白溶液：将干净的家蚕蚕茧浸入超纯水中后，进行高温高压反应，得到固体丝素蛋白，洗涤，烘干，进行微波反应，得到丝素蛋白溶液。(2)制备丝素蛋白/聚乙烯醇的混合溶液：将聚乙烯醇加入到步骤(1)中制得的丝素蛋白溶液中，在加热条件下进行搅拌溶解，即可得到丝素蛋白/聚乙烯醇混合溶液；(3)制备发光且可拉伸的丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶：将步骤(2)中制备的丝素蛋白/聚乙烯醇的混合溶液冷冻定型后，用液氮冷冻处理，再放入饱和硫酸钠溶液中浸泡，即可得到发光且可拉伸的丝素蛋白/聚乙烯醇水凝胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述高温高压的条件：温度为121℃，压强为0.17MPa，时间为10
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15min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述微波反应的条件：温度为220℃，以500
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1000rpm的搅拌速度反应1
‑
2h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鸣明，于微微，吴永琼，唐雨冉，曾静，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：