一种基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶及其制备和应用，属于水凝胶制备技术领域。本发明专利技术将牛血清白蛋白溶于2,2,2

【技术实现步骤摘要】
一种基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶及其制备和应用


[0001]本专利技术属于水凝胶制备
，特别是涉及一种基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶及其制备和应用。

技术介绍

[0002]人机接口是人机交互的重要媒介，近年来备受关注。由于类似皮肤的机械性能和传感功能，人工电子皮肤在医疗监测和个人电子方面显示出巨大的潜力，它也有望用于开发下一代人机融合接口。人类的皮肤主要由蛋白质、脂类和水等组成，而大多数人造皮肤是由合成聚合物、金属或碳材料制成的。人工皮肤与人体的融合在很大程度上受到现有人工皮肤与生物组织材料组成不同的限制。
[0003]天然导电蛋白水凝胶具有与人体组织相似的材料组成和生理特性，是用于人机融合接口的人造皮肤的潜在候选材料。另外，导电蛋白中的质子传导也类似于人类皮肤基于Grotthuss机制的传感原理，即质子在水合状态下通过相邻的水分子沿氢键网络传输。然而，目前的导电蛋白水凝胶存在容易失水的关键问题，这使其质子导电性在裸露环境下几个小时内严重恶化，阻碍了其实际应用。因此，开发一种具有可靠保水能力、具有良好生物相容性和生物降解性的天然导电性蛋白水凝胶是当前迫切需要的，但仍然是一个尚未解决的挑战。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶及其制备和应用。与现有的水凝胶相比，该基于白蛋白的质子导电有机水凝胶全部由蛋白质、甘油、水等与皮肤组分类似的的生物材料制成，具有优异的保水能力、生物相容性和生物降解能力，同时其还具有优异的抗冻能力、拉伸性能以及透明度。其能够长时间(长达9天)收集高质量的人体电生理信号，并且可用于心电图、肌电图生理信号监测以及基于人体活动的人机交互控制系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术目的之一是提供一种基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶的制备方法，包括如下步骤：将牛血清白蛋白溶于2,2,2
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三氟乙醇和去离子水的混合溶剂中，然后加入2
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巯基乙醇，充分搅拌，再加入乙二胺和乙醇，搅拌后静置，经水冲洗后浸泡在甘油中，即得基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶。
[0007]进一步地，所述牛血清白蛋白与2,2,2
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三氟乙醇和去离子水的混合溶剂的质量比为1～2:8～10，所述2,2,2
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三氟乙醇与去离子水的质量比为3～5:1。
[0008]进一步地，所述牛血清白蛋白、2
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巯基乙醇、乙二胺和乙醇的质量体积比为1～2g:0.4～0.5mL:0.3～0.5mL:0.3～0.5mL。
[0009]进一步地，所述静置前将溶液浇铸在玻璃板上，所述静置的时间为5h。
[0010]进一步地，所述冲洗是用去离子水冲洗2～3次；所述浸泡是在甘油中浸泡10～40min。
[0011]本专利技术目的之二是提供一种所述的制备方法制得的基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶。
[0012]本专利技术目的之三是提供一种所述的基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶在心电图、肌电图监测以及智能机器人控制系统中的应用。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014](1)本专利技术的基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶具有优异的抗冻能力，在
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80～50℃的温度范围内均未见明显峰值，说明其即使在
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80℃极低温度下也具有一定的抗冻性能。
[0015](2)本专利技术的基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶全部由蛋白质、甘油和水等生物材料制成，所以整个基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶是可生物降解的。将本专利技术的基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶浸泡在胰蛋白酶溶液中，在48h后可完全降解，本专利技术提供的蛋白质基生物质子水凝胶具有很好的生物相容性和生物降解性。
[0016](3)本专利技术的基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶具有可靠的保水性能，由简单的溶剂置换策略为水凝胶最外层引入有机溶剂甘油来保持水分，在开放环境中表现出9天的长期保水能力。
[0017](4)本专利技术提供的蛋白质基生物质子水凝胶以牛血清白蛋白为原料，牛血清白蛋白具有天然的质子导电性，本专利技术的基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶能够长时间(长达9天)收集高质量的人体电生理信号，并且可用于心电图、肌电图生理信号监测以及基于人体活动的人机交互控制系统，这种人工皮肤的材料设计范式将为开发下一代人机融合接口开辟新的机遇。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为验证例2在甘油中浸泡不同时间制备的基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶的重量变化曲线；
[0020]图2为验证例3基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶(实施例1)测得的人体心电图；
[0021]图3为验证例4使用实施例1的基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶测得的人体肌电图；
[0022]图4为验证例4基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶(实施例1)用于同步控制机械臂的流程图。
具体实施方式
[0023]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合实施例对本专利技术作
进一步详细描述。
[0024]实施例1
[0025]将1.46g牛血清白蛋白溶于9g的2,2,2
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三氟乙醇和去离子水(2,2,2
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三氟乙醇和去离子水的质量比为4:1)的混合溶剂中，搅拌形成清晰的溶液后，加入0.48mL的2
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巯基乙醇，搅拌时溶液逐渐浑浊。再加入0.44mL的乙二胺EDA和0.44mL的乙醇，连续搅拌后再次变为澄清溶液。然后将溶液浇铸在玻璃板上，经过5小时的溶剂蒸发放置后形成了大块薄膜，用去离子水冲洗2～3次。随后，将薄膜在甘油中浸泡20min，得到基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶。
[0026]实施例2
[0027]将1g牛血清白蛋白溶于8g的2,2,2
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三氟乙醇和去离子水(2,2,2
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三氟乙醇和去离子水的质量比为5:1)的混合溶剂中，搅拌形成清晰的溶液后，加入0.4mL的2
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巯基乙醇，搅拌时溶液逐渐浑浊。再加入0.3mL的乙二胺EDA和0.3mL的乙醇，连续搅拌后再次变为澄清溶液。然后将溶液浇铸在玻璃板上，经过5小时的溶剂蒸发放置后形成了大块薄膜，用去离子水冲洗2～3次。随后，将薄膜在甘油中浸泡10min，得到基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶。
[0028]实施例3
[0029]将2g牛血清白蛋白溶于10g的2,2,2
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三氟乙醇和去离子水(2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将牛血清白蛋白溶于2,2,2
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三氟乙醇和去离子水的混合溶剂中，然后加入2
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巯基乙醇，充分搅拌，再加入乙二胺和乙醇，搅拌后静置，经水冲洗后浸泡在甘油中，即得基于牛血清白蛋白的质子导电有机水凝胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述牛血清白蛋白与2,2,2
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三氟乙醇和去离子水的混合溶剂的质量比为1～2:8～10，所述2,2,2
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三氟乙醇与去离子水的质量比为3～5:1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛彦超，冷自伟，汪一凡，李炳辰，王相程，金蕊，朱鹏程，潘志峰，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：