海藻酸钠/丝素蛋白复合水凝胶的制备及性能研究

将海藻酸钠与丝素蛋白共混制备海藻酸钠/丝素蛋白水凝胶,探讨水凝胶成形过程及不同参数对水凝胶凝胶时间的影响及药物在海藻酸钠/丝素蛋白水凝胶中的缓释情况。试验表明:氯化钙/甲酸溶剂体系溶解脱胶蚕丝可以获得纳米原纤结构的再生丝素溶液,在凝胶过程中,复合水凝胶的凝胶时间随海藻酸钠的含量增加而延长,丝素蛋白/海藻酸钠比例为50/50时,凝胶时间需要89 min;当凝胶温度由15℃升至55℃时,凝胶时间由150 min缩短到55 min,因此可以通过调整海藻酸钠的比例、凝胶温度来调节复合水凝胶的凝胶时间;载药复合水凝胶释药曲线表明,药物释放过程呈先快后慢规律。     

丝素蛋白取向水凝胶的研制

采用丝素蛋白(SF)为原料,将枯草菌脂肽钠(SS)与丝素蛋白混合以缩短丝素蛋白溶液凝胶时间,并在凝胶过程中对SF/SS共混溶液施加机械剪切力,制备一种取向的SF/SS水凝胶。结果表明:在剪切速率为55 s~(-1)下,当剪切时间为0~20 min时,SF/SS混合体系中分子构象呈现大量的无规卷曲,而在20 min至凝胶完全时,分子构象由无规卷曲向β-折叠结构转变;剪切诱导形成的SF/SS水凝胶具有显著的取向网状形貌,其取向方向的压缩强度是非取向方向、未剪切水凝胶的3.5倍,其垂直于取向方向的耐切割性能是未剪切、取向方向的2倍。SF/SS取向水凝胶可用于神经细胞、骨细胞的培养,以及缺陷肌肉、韧带组织的修复。     

丝素蛋白水凝胶在生物医学领域的应用研究进展

丝素蛋白水凝胶是丝素蛋白材料的一种重要形态,其具有优良的生物力学性能、生物相容性等,在生物医学等领域有较好的应用前景。综述了丝素蛋白结构,丝素纤维溶解再生,丝素蛋白水凝胶的制备及力学性能,丝素蛋白水凝胶在软骨组织工程、药物缓释载体、组织工程支架方面的应用。     

N-月桂酰肌氨酸钠/丝素蛋白水凝胶的研究

为实现水凝胶在生物医用材料领域更高的应用价值,丝素蛋白水凝胶需要满足胶凝时间可控并且具有良好细胞相容性。文章采用N-月桂酰肌氨酸钠(SNS)与丝素蛋白(SF)水溶液共混制备水凝胶,讨论了所形成的水凝胶(SNS/SF)胶凝时间与温度、丝素浓度、SNS质量浓度之间的关系。采用傅里叶红外光谱图和X射线衍射曲线表征了其结构,采用扫描电镜观察其内部孔结构,在水凝胶表面接种L929细胞验证其细胞相容性。结果表明:SNS/SF水凝胶的胶凝时间与温度、SNS质量浓度成反比,水凝胶中的丝素蛋白分子形成β-折叠结构。L929成纤维细胞在凝胶上呈对数稳定增长,说明水凝胶具有良好的细胞相容性,具有用于组织修复的潜力。     

再生丝素蛋白水凝胶的制备与改性

近年来,水凝胶材料在生物医学等领域异军突起,受到了国内外学者的重视。丝素蛋白材料生物相容性良好、可被降解性且无生物毒性,现已被广泛应用在生物医学领域,许多研究水凝胶材料的学者将其研究原料锁定为丝素蛋白材料。本文以蚕丝丝素蛋白结构为基础,详细叙述了从蚕丝脱胶、丝素蛋白溶解到凝胶形成的丝素蛋白水凝胶的制备全过程。并从凝胶形成的角度,介绍了通过物理、化学、基因工程等方法对丝素蛋白水凝胶改性的实例,为丝素蛋白水凝胶的研究提供了新方向。     

基于丝素蛋白的可注射水凝胶在肌肉再生工程的应用北大核心CSCD

针对丝素蛋白水凝胶可注射性较差、机械性能不稳定、无法植入细胞等问题,文章制作了一种新型的可注射丝素蛋白水凝胶。通过弱碱法脱去蚕丝的丝胶蛋白,经过溶解、透析、离心、过滤后获得丝素蛋白溶液,利用磷脂诱导丝素蛋白溶液形成水凝胶。将水凝胶和细胞通过注射的方式植入湖羊耳部,分别在1、6、11 d取出水凝胶—肌肉细胞生长样品,通过Masson染色研究了水凝胶的降解规律和肌肉再生的过程。结果表明:这种基于丝素蛋白的新型水凝胶凝胶时间可控,制备简单,具有可注射性。水凝胶可以植入细胞,并且细胞在水凝胶中形成新的肌肉组织,说明这种基于丝素蛋白的新型水凝胶可以用作肌肉再生工程。进一步梳理丝素蛋白水凝胶的制备过程和切片结果发现:水凝胶制作简单,细胞在水凝胶中可以增殖分化,只需要注射就可以进入动物体内,在动物体内还可以降解。最终结果表明:基于丝素蛋白的水凝胶可以用肌肉组织再生工程,磷脂诱导的方式使水凝胶具备可注射性。     

高通透性丝素蛋白水凝胶膜的制备与性能研究

丝素蛋白水凝胶因具有良好的生物相容性、可降解性、透气透氧性等优点,国内外对其的应用正从传统的纺织领域向生物医学等多个领域拓展。酸/盐法制备的丝素蛋白水凝胶性能较为优异,改变氯化钙的浓度对制备的丝素蛋白水凝胶膜的结构和性能均具有一定的影响。本文通过对制备的丝素蛋白水凝胶膜的结构、性能进行测试和分析,确定出要制备高通透性丝素蛋白水凝胶膜所需的最适盐的浓度,制得的膜未来有望应用于隐形眼镜等新的领域。     

丝素蛋白/海藻酸钠水凝胶的制备及其释药性能

为提高水凝胶的负载率和缓释率，以N-羟基丁二酰亚胺和乙基(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐为催化剂，柠檬酸为交联剂，将丝素蛋白和海藻酸钠交联制备得到丝素蛋白/海藻酸钠水凝胶，测试了水凝胶的结构、形貌、溶失率、吸水率、载药率和释药率。结果显示：丝素蛋白/海藻酸钠水凝胶的最佳制备工艺条件为丝素质量分数2.5%,柠檬酸质量分数2.5%,海藻酸钠质量分数4.5%,催化剂(质量比为1∶1)质量分数为0.5%。红外光谱图显示，在该条件下制备的水凝胶中含有丝素蛋白和海藻酸钠的特征吸收峰，其形貌为多孔结构，24 h后溶失率为11.4%,吸水率约70%,其最大载药率约50%,在pH=7.4的缓冲溶液中缓释8 h后，其释药率接近75%,表现出良好的释药性能。     

再生丝素蛋白水凝胶的性质及应用

研究水凝胶的结构、特性及分类,并阐述再生丝素蛋白水凝胶的凝胶机理、改性方法及应用现状,为再生丝素蛋白水凝胶的性能研究及应用提供一定的参考价值。研究结果表明,再生丝素材料因其良好的可降解性、生物相容性、易加工等性质备受关注,丝素水凝胶是再生丝素材料重要表现形态之一,目前被广泛应用于生长因子、药物的缓释载体及作为细胞培养支架。     

纤维素/丝素蛋白共混膜的制备及性能研究

选用氢氧化钠-尿素-硫脲体系溶解纤维素,添加丝素蛋白,制得纤维素/丝素蛋白共混膜,研究共混膜的相容性、力学性能及吸湿保湿、透湿性能等.结果表明:m(纤维素)∶m(丝素蛋白)=4∶1时,丝素蛋白与纤维素有良好的相容性,力学性能、吸湿保湿性能、透湿性能等相对较高,纤维素/丝素蛋白共混膜的综合性能优于纯纤维素膜.     

蚕丝蛋白水凝胶的研究现状

通过介绍蚕丝蛋白水凝胶的制备方法、蚕丝蛋白水凝胶的凝胶成型机制、蚕丝蛋白水凝胶的改性处理、蚕丝蛋白水凝胶的力学性能以及蚕丝蛋白水凝胶的快速成型方法,并结合课题组对蚕丝蛋白水凝胶在三维生物打印方面的研究,较为系统地分析了各种蚕丝蛋白水凝胶制备方法的优劣和修饰改性的目的,并详细地阐明了蚕丝蛋白水凝胶的凝胶成型机制和快速凝胶成型方法,为进一步研制高质量的蚕丝蛋白水凝胶及其推动蚕丝蛋白水凝胶的产业化提供参考。     

酸-醇体系丝素蛋白水凝胶制备与性能表征

针对再生丝素蛋白水凝胶形貌不可控、凝胶速度慢、压缩性能差的问题,提出了一种乙酸-乙醇体系共同促进丝素蛋白快速凝胶的方法。通过研究相同酸性条件下,不同质量分数乙醇对水凝胶形貌、聚集态结构、热稳定性、压缩性能等的影响,探索水凝胶内部纤维结构的成形条件以及不同形貌下水凝胶的结构与性能差异。结果表明:相同酸性条件下随着乙醇质量分数的提高,水凝胶的结构与性能均得到改善,凝胶时间由12~14 h缩减到1 h 左右,水凝胶形貌逐渐由几十到几百微米的孔洞结构向纤维结构转变,水凝胶中丝素蛋白结构以β-折叠为主;当乙醇质量分数为5.0%时,纤维直径为(1.09±0.5) μm,在干态下应变为60%时的压缩强度为(75.16±3.79) kPa,在湿态下压缩回复率达到伸长的63%。     

同轴静电纺多孔氧化锌薄膜制备及其光催化性能

为制备轻质且具有大比表面积的光催化剂,针对静电纺丝中聚合物载体大都有污染且不可再生的问题,以丝素蛋白为载体,通过同轴静电纺丝制备醋酸锌/丝素(ZnAc/SF)纳米纤维薄膜,然后浸渍于硫化钠(Na₂S)溶液中制备硫化锌(ZnS)/SF纳米纤维薄膜,最后经煅烧得到ZnS/C纳米纤维薄膜和多孔ZnO薄膜。借助X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计对薄膜的结构和性能进行表征,并通过亚甲基蓝催化降解实验研究其光催化性能。结果表明:多孔ZnO薄膜是由10~20 nm颗粒组成的介孔网络组织,具有吸收紫外线能力,比ZnS/C纳米纤维薄膜有更强的光催化作用,对亚甲基蓝的降解效率可达99.5%;多孔ZnO薄膜可进行回收利用,4次循环后降解效率达91%。     

丝素蛋白/聚乙烯醇复合膜的制备及其表征

为探讨离子液体共溶法对所制备丝素蛋白复合膜的结构与性能的影响,用离子液体1?烯丙基?3?甲基咪唑氯盐（［Amim］Cl）分别溶解脱胶蚕丝和聚乙烯醇粉末,然后将2 个溶解体系按不同质量比共混后倒入成膜器,经甲醇浸泡去除［Amim］Cl 后自然风干成膜。借助紫外分光光度计、X 射线衍射仪、扫描电子显微镜、光学接触角仪、紫外灯耐气候试验箱对复合膜的性能进行测试与表征。结果表明：［Amim］Cl 共溶法成膜可提高丝素蛋白与聚乙烯醇组分的相容性,成膜过程中丝素蛋白组分向膜的表面迁移,并主要以Silk II构象存在;随着复合体系中丝素蛋白配比的增加,复合膜表面粗糙度增加,膜的亲水性能提升,同时还加速了复合膜的光老化进程。     

蚕丝蛋白/明胶复合水凝胶的结构与生物相容性

针对蚕丝蛋白水凝胶不易快速凝胶成型的问题,将明胶蛋白水溶液与蚕丝蛋白以一定质量比复合,通过挤出式3D打印设备制备得到蚕丝蛋白/明胶复合水凝胶,并对复合水凝胶的流变性能、微观结构和生物相容性进行分析。结果表明:明胶的添加提高了复合水凝胶的黏度和储能模量,有利于3D打印过程中蚕丝蛋白的快速凝胶成型;明胶的添加未对蚕丝蛋白的二级结构产生影响,通过3D打印法可制备具有微周期格栅状蚕丝蛋白/明胶复合水凝胶支架,该支架具有三维多孔结构;当蚕丝蛋白与明胶质量比为50∶50时,复合水凝胶支架的断裂强度达3.43 MPa,是纯蚕丝蛋白的3.9倍;培养7 d后,MC3T3-E1细胞可在复合水凝胶支架上生长、增殖和分化。     

丝素蛋白水凝胶支架的制备及其性能

为探究丝素蛋白水凝胶材料的制备条件及其生物相容性,以二肉豆蔻酰磷脂酰甘油(DMPG)和脱胶丝素蛋白(SF)构成可控水凝胶体系,通过磷脂和SF链之间的静电和疏水作用,使SF链向β折叠结构转变获得SF水凝胶支架,分析了其细胞增殖率、细胞分化率、动物体内支架细胞肌肉生长速度和降解速度等。结果表明:DMPG浓度越高,SF水凝胶支架凝胶时间越短,添加15 mmol/L的DMPG使SF水凝胶支架的凝胶时间由原来的7 d缩短至10 min; DMPG诱导的SF水凝胶支架无细胞毒性,其中DMPG浓度为10 mmol/L时细胞增殖率最高,将该水凝胶注射入湖羊耳部皮下,其中载有湖羊肌肉卫星细胞的SF水凝胶支架在湖羊耳部生长出肌肉;SF水凝胶支架具有优异的生物相容性,随着其在动物体内时间的增加,支架逐渐降解消失,暴露出其中的肌肉组织。     

丝素/聚氨酯共混膜的性能

将蚕丝丝素水溶液与水性聚氨酯充分混合后，可制得均匀的共混膜。共混膜内聚氨酯能阻止丝素蛋白质的结晶。随着聚氨酯所占比例的提高，丝素／聚氨酯共混膜的力学性能显著改善。     

氯化钙-甲酸溶解体系再生丝素长丝的制备及其性能

为改善再生丝素长丝力学性能差的问题,选用氯化钙-甲酸溶解体系获得丝素溶液并采用湿法纺丝技术制备再生丝素长丝。研究结果表明:与传统的三元溶剂溶解丝素至分子水平有所不同,氯化钙-甲酸可在常温条件下溶解蚕丝,更重要的是在溶解过程中保留了原纤结构,在牵伸作用下再生丝素长丝的断裂应力较传统溶解方法提高了近1倍,纤维表面均匀光滑,在放线菌蛋白酶溶液中表现出相对缓慢的降解速度。该方法工艺简单,环境友好、高效,并可实现再生丝素长丝的连续制备。     

可溶性丝素蛋白的功能性质

研究了可溶性丝素蛋白的功能性质。结果表明,丝素蛋白具有表面活性,能降低溶液的表面张力;经高速剪切作用后,丝素蛋白的表面疏水性显著增强;随着丝素蛋白质量浓度的增加,丝素蛋白溶液的乳化性、起泡性均增强,当丝素蛋白质量浓度大于5g/L时乳化能力增幅不明显,当丝素蛋白质量浓度为15g/L时,它的起泡能力最高,质量浓度继续增加至20g/L时其起泡能力下降,当丝素蛋白质量浓度高于15g/L时,泡沫稳定性的增幅变缓;丝素蛋白在pH3～10范围内具有较好的乳化性、起泡性,在pH4时最强。     

再生丝素蛋白溶液脱盐新工艺及其应用

为提高丝素蛋白溶液的脱盐效率,降低脱盐能耗,采用扩散渗析-电渗析集成膜分离技术对丝素蛋白溶液进行脱盐,并初步探索所得溶液的应用。研究了丝素蛋白溶液浓度质量分数和扩散渗析预脱盐率对脱盐效率和能耗的影响,同时将所得丝素蛋白溶液加入无水乙醇制备不溶性丝素蛋白粉,测定了产品氨基酸的组成并利用扫描电子显微镜对丝素蛋白粉进行表征。结果表明,最佳的脱盐技术参数为丝素蛋白溶液浓度为5%、扩散渗析预脱盐率为40%,在此工艺条件下脱盐时间缩短至9 h,能耗（动力能耗除外）为3.81×10-2 kw?h/L;产品中丝氨酸和甘氨酸含量接近50%,丝素蛋白粉末粒径较小且分布均匀。