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。     

丝蛋白材料的三维打印

丝素蛋白作为一种天然高分子材料,因其具有良好的生物相容性、可降解性、易于各种官能团交联、良好的可成型性等优点,被广泛应用于生物医学等领域。近些年来,运用丝素蛋白制备支架的方法很多,三维生物打印是制备支架的一种新方法,其优势在于,利用计算机辅助软件来设计和制造各种形状的三维支架,可以精确控制支架的孔径大小和分布,成型时间短,适合自动化大规模生产。丝蛋白三维打印存在的一个关键问题是如何改善蚕丝蛋白的快速凝胶成型的问题。     

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。     

木质素/PAM黏附水凝胶传感材料的制备与性能研究

本研究以木质素和丙烯酰胺为原料,制备了具有一定机械性能及黏附性的木质素/聚丙烯酰胺复合水凝胶.结果表明,添加木质素有利于提高复合水凝胶的力学性能及黏附性能.在木质素含量1％时,复合水凝胶的拉伸应变525％,拉伸应力50kPa,韧性11.2MJ/m3,压缩应变88.7％,压缩应力97kPa,且木质素的加入使复合水凝胶的黏...     

明胶对鸡肉糜3D打印成型稳定性的影响

采用流变扫描、凝胶强度、核磁共振、扫描电子显微镜等,探究明胶对鸡肉糜3D打印成型稳定性的影响。结果表明,不同明胶添加量（0%、2%、4%、6%、8%,以肉质量计）的鸡肉糜均表现出剪切稀化行为,具备3D打印可行性。明胶增强了体系的黏度和凝胶强度,提高了鸡肉糜3D打印成型稳定性,但过高的明胶添加量会影响物料的挤出,降低打印样品的形状精度。当明胶添加量为4%时,样品表现出良好的精度和成型稳定性,此时打印后形状塌陷率为2.46%。对添加4%明胶的3D打印样品进行蒸煮品质评价,发现3D打印会使样品的蒸煮损失增大,但质构特性得到适当改善。     

OBC/SF复合软骨支架的制备及性能

采用TEMPO/Na Br/Na Cl O体系对细菌纤维素(BC)进行氧化改性,然后以氧化细菌纤维素(OBC)、丝蛋白(SF)作为基础材料,负载骨形态发生蛋白(BMP-2),经电凝胶技术制备负载BMP-2的OBC/SF复合水凝胶。通过扫描电镜(SEM)、孔隙率、力学性能、体外降解率测试对所制备的复合水凝胶进行表征,将软骨细胞种植于负载BMP-2的OBC/SF复合水凝胶支架上进行体外联合培养,观察软骨细胞在支架中的增殖情况。结果表明:该OBC/SF复合水凝胶是一种具有细腻、疏松的双网络孔隙结构,良好的降解性能、优异的力学性能,适合细胞增殖的骨组织工程支架材料;BMP-2的加入有诱导软骨细胞分化,维持软骨细胞特点的作用。     

马铃薯淀粉对豌豆蛋白3D打印材料结构及特性的影响

为开发以豌豆蛋白为基料的3D食品打印材料,探讨马铃薯淀粉对豌豆蛋白在3D打印可行性方面的作用规律及机理,通过SEM、XRD、FT-IR、DSC等方法,对豌豆蛋白3D打印材料的结构和性能进行分析。结果表明,马铃薯淀粉的添加对豌豆蛋白3D打印材料颗粒的结构、性质和3D打印可行性都有显著影响,改变了3D打印物的表面光滑度。可打印的3D打印材料配方豌豆蛋白含量范围为50%~75%。其中最佳的3D打印材料配方豌豆蛋白含量为50%,3D打印物成型效果好,造型逼真,表面光滑度高。此研究为3D食品打印材料的发展提供了参考,为实际生产豌豆蛋白3D打印材料提供了理论指导、工艺参考和技术支持,具有重大理论研究价值和实际应用意义。     

丝素蛋白基复合水凝胶的研究进展

丝素蛋白具有优异的易塑形性,使其与其他材料的复合成为可能。文章详细阐述了丝素蛋白与天然聚合物、化学合成来源聚合物形成复合水凝胶的制备方法、凝胶机制;系统地分析了丝素蛋白与其复合材料形成复合水凝胶后其性能和功能的变化;明确总结了复合后的优势和修饰性目的,并提出现如今存在的问题及丝素蛋白基复合水凝胶今后的研究方向,为进一步研制成型快、多功能、高性能的丝素蛋白基复合水凝胶及推动其在生物医学材料领域中广泛应用提供参考。     

山梨糖醇对兔皮明胶理化特性的影响

主要研究了不同质量浓度山梨糖醇的添加对明胶凝胶特性及结构的影响,结果表明,山梨糖醇的添加可以显著增加明胶凝胶强度,但当山梨糖醇质量浓度高于50 g/L时,体系凝胶强度开始呈现下降趋势;流变学和差式扫描量热分析结果均显示,山梨糖醇的添加可提高明胶的热稳定性,凝胶-溶胶转变温度显著升高。红外扫描结果表明,明胶与山梨糖醇之间主要通过氢键产生相互作用,山梨糖醇的添加促进了明胶分子结构的展开。圆二色谱结果说明山梨糖醇的存在使明胶分子链间交联点增加,恢复三螺旋结构的能力增强,且当山梨糖醇质量浓度为50 g/L时效果最明显,解释凝胶强度的变化原因。实际生产中,适量添加山梨糖醇可改善明胶的凝胶特性,扩大其应用范围。     

植物基纳米纤维素在食品3D打印中的应用

3D打印技术通过逐层添加物料的方式实现特定结构物体的快速成型,可根据需求实现对原料组成和成品空间结构的个性化定制,在食品领域具有广阔发展潜力。大多数食品原料不具备可打印性,这制约了用于3D打印的食品原料的来源和种类,限制了3D打印技术在食品行业的应用规模。植物基纳米纤维素来源广泛,具有优异的机械性能和流变特性,能够增强物料的可打印性,是3D打印的理想原料。明确植物基纳米纤维素的功能特点,制备的3D打印墨水特性以及在食品3D打印中应用现状,对充分利用新兴加工技术和新食品原料尤为重要。本文重点介绍植物基纳米纤维素结构特点及与3D打印相适应的功能特性,包括高机械强度,易表面改性,适于打印的流变特性以及较好的生物安全性。在分析凝胶和乳液两种形式的植物基纳米纤维素打印墨水特性和用途的基础上,总结其在食品添加剂、食品包装材料、食品新鲜度指示器、功能物质载体等相关食品领域的应用现状,并展望未来制备新兴功能食品和智能食品包装的前景,以期为相关技术发展提供参考。     

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...     

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。     

静电纺再生丝素/明胶纳米纤维的结构与性能

 以质量分数为98%的甲酸为溶剂,将再生丝素与明胶以质量比70∶30进行共混静电纺丝。研究纺丝液质量分数及乙醇处理对纤维膜的结构及力学、溶解性能等的影响;测定不同纺丝液质量分数及不同厚度下纤维膜的孔隙率及孔径;在纤维膜上进行小鼠成纤维细胞(L929)和人脐静脉内皮细胞(HUVECs)培养实验。结果表明:随着纺丝液质量分数的提高或经乙醇处理后,丝素β化程度提高,纤维结晶度增大,溶失率减小,拉伸强度增大;随着纺丝液质量分数的提高,纤维膜的孔隙率减小,孔径增大,厚度增加时,纤维膜的孔隙率及孔径均减小;L929及HUVECs均能够在纳米纤维膜上黏附、生长和增殖。     

静电纺PLA/丝素-明胶管状支架的结构与性能

为研制组织工程小口径血管,以良好生物相容性和生物可降解性的聚乳酸(PLA)、丝素蛋白、明胶为原料,通过静电纺丝法,以高速旋转的滚轴为收集装置,构建了外层为PLA纤维和内层为丝素-明胶纤维的PLA/丝素-明胶复合管状支架(直径为4.5mm)。采用扫描电镜观察该管状支架的形貌结构;测定其孔隙率及生物力学性能,并在该支架上进行人脐静脉内皮细胞(HUVECs)培养实验。结果表明：PLA/丝素-明胶复合管状支架具有较高的断裂强度和较好的柔软性,爆破强度远高于人体的正常血压;支架具有多孔结构, SEM照片显示HUVECs在支架上分化、增殖、生长状态良好。     

胶原/丝素膜的制备及其SO2等离子体改性研究

利用丝素和胶原蛋白各自的优点,制备了胶原一丝素共混膜,并通过FTIR、TGA、SEM等手段对其结构进行了表征。选用SO2采用低温等离子体技术对胶原／丝素膜进行了表面处理。材料的体外抗凝血性能由体外凝血时间——凝血酶原时间（PT）、部分凝血活酶时间（APTT）、凝血酶时间（TT）作为评价标准。结果表明,共混膜中二组分间存在的分子间作用力,加入小于50％的丝素的胶原膜经乙醇处理后与纯胶原膜相比,其力学性能及热稳定性有所改善。通过改变丝素比例可以调整共混膜的吸水性。经SO2处理后由于在共混膜表面引入了磺酸基团,因而具有良好的抗凝血性能。     

再生丝素蛋白与明胶为壁材的大蒜油微胶囊的制备研究

以再生丝素蛋白与明胶复配作为壁材,利用喷雾干燥法制备大蒜油微胶囊。论文以乳状液的乳化能力、稳定性和微观形态、微胶囊的包埋率和产率为指标,探讨了壁材种类、芯材/壁材比例和乳化剂的亲水亲油平衡值(HLB)对微胶囊形成的影响。结果表明:再生丝素蛋白与明胶以1∶1(g/g)复合配制为壁材溶液,加入壁材质量50%的大蒜油及HLB值为12.9的复合乳化剂,该体系的乳状液性质稳定,喷雾干燥前不发生相分离。经喷雾干燥制备的大蒜油微胶囊的包埋率和产率最大,分别为85%和88%。大蒜油微胶囊表面光滑,为直径10~20μm均匀球状颗粒;当储存至21 d时,微胶囊中的大蒜油保留率为88.2%。结论:再生丝素蛋白是一种理想的大蒜油微胶囊壁材,对大蒜油起到较好的保护作用。      

丝素蛋白/壳聚糖微球制备及其抗菌性能

为开发一种对人体有益且天然无害的抗菌整理剂,采用乳液聚合法制备丝素蛋白/壳聚糖抗菌微球,分析了不同比例下丝素蛋白和壳聚糖制备微球的微观形貌、粒径、二级结构、晶体结构、热稳定性和抗菌性能。结果表明:丝素蛋白质量分数为6%,壳聚糖溶液的质量分数为3%,壳聚糖溶液与丝素蛋白溶液的体积配比为1∶2,所制备的微球形态规整圆滑,粒径均匀分布在0.4~1.4 μm之间;其抗菌效果优异,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为(82±4.2)%和(80±2.6)%;在该比例条件下制备的微球的二级结构由silk I型转变为silk II型,热分解起始温度大于250 ℃,具有良好的热稳定性。     

静电纺丝素-明胶管状支架的结构与性能

为研制组织工程小口径血管,以良好生物相容性的丝素蛋白、明胶为原料,通过静电纺丝法,以高速旋转的滚轴为收集装置,构建了丝素-明胶管状支架(直径为4.5 mm).测定其形貌结构、孔隙率和溶失率,并在该支架上进行人脐静脉内皮细胞(HUVECs)培养实验.结果表明:在缝素-明胶质量比例为70:30、纺丝液质量分数为13%、滚轴转速为1 000 r/min的条件下静电纺丝,可获得纤维直径较细、纤维分布较均匀、具有较高孔隙率的丝素-明胶管状支架:随着纺丝液质量分数的提高,丝素-明胶管状史架的溶失率降低,乙醇处理后管状支架溶失率大大降低;MTT显示细胞可以在支架上生长、增殖.     

丝素蛋白多孔材料及其在组织工程领域的应用

讨论丝素蛋白纤维多孔材料、再生丝素蛋白多孔材料以及丝素蛋白非织造状纳米纤维多孔材料的制备方法和材料性能。认为丝素蛋白多孔材料具有合适的孔径结构和良好的生物相容性,多种组织或器官的细胞可在这些材料上黏附和增殖。综述丝素蛋白多孔材料作为一种优良的组织工程支架材料,在人工皮肤、骨、软骨、人工肌腱和韧带等组织工程领域的应用情况。