再生丝素蛋白纤维及其在生物医用材料中的研究进展

天然蚕丝作为纺织纤维在服饰中的应用已有几千年的历史。丝素是蚕丝的主要成分,以其优异的力学性能和良好的生物相容性,在生物领域表现出极大的应用潜力,近年来再生丝素蛋白材料在生物医用材料中的应用得到了国内外研究者的高度重视,尤其是组织工程、伤口敷料、药物缓释等方面。文章综述了丝素蛋白的结构、天然丝素的溶解方法,以及再生丝素蛋白纤维的成形方式,并论述了再生丝素蛋白纤维在生物医用领域的应用现状及前景。     

改善再生丝素蛋白材料力学性能的研究进展

天然蚕丝纤维的力学性能优异,但再生丝素蛋白材料的柔性、韧性和弹性往往不足。改善再生丝素蛋白材料的力学性能是其用作生物材料的迫切需求。本文综述了近年改善再生丝素蛋白材料力学性能的研究进展。     

高、低相对分子质量再生丝素蛋白改性丝素纤维人工血管材料的探究

采用高、低相对分子质量再生丝素蛋白对He低温等离子体处理的丝素纤维人工血管材料进行表面改性,研究其对丝素纤维人工血管材料生物相容性问题的改善状况。结果显示,接枝再生丝素蛋白可以有效地提升丝素纤维人工血管材料的拉伸断裂强度、初始模量及疏水性。综合考量接枝效果,确定优选质量分数为1%的高相对分子质量再生丝素蛋白溶液和质量分数为5%的低相对分子质量再生丝素蛋白溶液对材料接枝改性。蛋白吸附、溶血率和细胞毒性测试结果显示,相较于低相对分子质量再生丝素蛋白,高相对分子质量再生丝素蛋白改性丝素纤维人工血管材料的生物相容性改善效果更为显著。     

再生丝素蛋白粉末的制备及性能

将自制的丝素蛋白溶液进行再生,经烘干研磨制得再生丝素蛋白粉末,并通过回潮率、扫描电镜、红外光谱、热重分析等对再生丝素蛋白粉末的吸湿性、微观形态、吸收峰以及热学性能等进行测试。结果表明:再生丝素蛋白粉末的吸湿性略有提升,但粉末颗粒形状、大小不同,且表面不够光滑;红外光谱吸收峰的峰形与蚕丝纤维基本一致,结构接近β-折叠构象;测得再生丝素蛋白粉末的失重率约为74%,热转变温度在290℃左右。     

脱胶对蚕丝纤维及再生蚕丝蛋白材料性能的影响

脱胶对蚕丝蛋白结构和性能的影响直接关系到再生蚕丝蛋白材料的细胞相容性。本文分别采用碳酸钠、苹果酸及木瓜蛋白酶对家蚕生丝脱胶,分析脱胶程度及脱胶工艺对蚕丝蛋白结构和性能的影响规律,探索不同脱胶工艺获得的再生丝素膜的细胞相容性。结果表明：木瓜蛋白酶对生丝的脱胶率明显高于碳酸钠和苹果酸,脱胶后的蚕丝蛋白结构更加规整,结晶度和热稳定性提高;并且,经木瓜蛋白酶脱胶后制备的再生丝素膜能支持L929细胞的黏附和增殖,细胞存活率显著高于经碳酸钠和苹果酸脱胶后的再生丝素膜,细胞相容性更好。     

生物可降解再生丝素纤维的研究

以再生蚕丝丝素纤维为研究对象，探讨天然丝素纤维用中性盐溶解时分子量的变化，再生丝素纤维的聚集态结构及其与力学性能、降解性能的关系。指出，再生丝素纤维不能达到天然丝素纤维的力学性能，但其生物降解性能得到提高。     

丝素蛋白纤维人工韧带的制备及性能分析

丝素具有良好的生物相容性,作为组织工程材料引起广泛关注。因此,结合天然丝素和再生丝素仿真构建人工韧带,在立式锭子编织机上,以再生丝素长丝为轴纱、外包天然丝素纤维编织管状结构的织物复合构建人工韧带。研究表明:采用Ca Cl_2-FA溶液可常温条件下快速溶解蚕丝获得再生丝素溶液,通过湿法纺丝技术能够制备表面光滑且力学性能良好的再生丝素长丝。选择天然丝素纤维编织层数为9层、角度为2θ=45°±2°、中间包裹400根再生丝素长丝构建丝素蛋白纤维人工韧带,该韧带材料的断裂强力可达(1 942.6±7.5)N。体外降解实验表明,韧带材料中再生丝素长丝较天然丝素纤维有更快的降解速度。     

蚕丝和蜘蛛丝再生蛋白纤维研究进展

蚕丝和蜘蛛丝的特性优良,受到众多学者的青睐,并致力于通过人造的方法获得性能良好的蚕丝和蜘蛛丝再生蛋白纤维。但目前研究获得的再生蚕丝或蜘蛛丝并不理想。本文总结和对比了有关蚕丝和蜘蛛丝再生的研究,包括纺丝液的制备、湿法纺丝和静电纺丝的方法以及纺丝条件对纤维特性的影响等,并探讨了改善再生丝纤维性能的方法,最后阐述了再生丝纤维广阔的发展前景,期望能为今后人造蚕丝和蜘蛛丝提供有用的信息。     

再生丝素蛋白水溶液静电纺丝成形原理探讨

运用静电纺丝方法,从再生蚕丝素蛋白水溶液中制得了圆形的具有光滑表面的超细再生丝,WAXD测试结果发现该纤维中含有结晶结构,但其结构既不同于无定形丝素膜,也不同于天然蚕丝纤维。而丝素蛋白分子在静电纺丝过程中已经受了相当高的拉伸,这表明即使在这样的条件下也无法得到结构和天然蚕丝一样的纤维,也暗示着单纯的拉伸并不能使丝素蛋白分子完成从无定形向β-折叠结构的转换。要完成从无定形向β-折叠结构的转换,还需有其他条件协同。     

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。     

用溴化锂／乙醇／水混合溶液系制作再生家蚕丝素纤维及其特性

将家蚕丝素溶解于溴化锂／乙醇／水混合溶液,皮此作为纺丝原液制作再生丝素纤维。特别是在制作过程中用延伸和热处理对再生丝素的二次结构加以控制。对延伸试料用50－125℃高温湿热处理的结果显示,收缩率随着处理温度的提高而减小,通过100℃以上处理可以将其收缩率控制在小于10％,最终,制得接近天然丝纤维结晶性,杨氏模量及拉伸断裂伸度的再生丝素纤维。用固体NMR法和X射线衍射法探讨了再生丝素纤维延伸过程中的结构变化。     

丝纤维变性及其产品开发(1)

结合蚕丝纤维的结构、组成和性能特点,分析了蚕丝纤维改性的目标、方法途径和发展方向,阐述了复合缫生丝、蚕丝/氨纶包覆弹力丝、粗纤蓬松丝等改性蚕丝及其丝绸新产品设计开发的发展状况,介绍了真丝织物增重、抗皱、抗菌消臭等功能化改性新技术,认为蚕丝改性的研究方向应主要集中在蚕丝原有品质的强化与缺陷补正、多重纤维品质的组合与大众化、蛋白质分子设计基因重组综合技术与蚕丝全新功能的实现等方面。     

丝纤维变性生及其产品开发(1)

结合蚕丝纤维的结构、组成和性能特点,分析了蚕丝纤维改性的目标、方法途径和发展方向,阐述了复合缫生丝、蚕丝/氨纶包覆弹力丝、粗纤蓬松丝等改性蚕丝及其丝绸新产品设计开发的发展状况,介绍了真丝织物增重、抗皱、抗菌消臭等功能化改性新技术,认为蚕丝改性的研究方向应主要集中在蚕丝原有品质的强化与缺陷补正、多重纤维品质的组合与大众化、蛋白质分子设计基因重组综合技术与蚕丝全新功能的实现等方面.     

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。     

资讯·前沿

正蜘蛛仿生芯片制备CNF强韧化再生蚕丝为了制备高性能的人造动物丝,人们以再生丝素蛋白(RSF)或者重组蜘蛛丝蛋白为纺丝原料,采用湿法纺丝、干法纺丝和静电纺丝等工艺进行仿生纺丝。但与天然蜘蛛丝相比,人造动物丝的力学性能仍有待进一步提高。近日,东华大学纤维材料改性国家重点实验室张     

等离子体处理对丝素膜和丝素涂层织物柔软性的影响

讨论了不同条件下低温等离子体处理对再生丝素膜和再生丝素涂层涤棉织物柔软性的影响，指出低温等离子体处理时高真空度、合适的轰击电流和气体对蚕丝再生丝素膜和再生丝素涂层涤棉织物柔软性有一定的影响。     

丝素蛋白纳米纤维的研究进展

丝素蛋白纳米纤维具有优异的力学性能、强度和韧性,同时还有与周围环境相互作用的生物功能,因此,可采取直接利用、复合活性单元、化学改性的方法制备出纳米纤维薄膜、水凝胶、多孔支架等材料。近年来,研究者采用了多种“自上而下”和“自下而上”的方法来剥离和再生丝素蛋白纳米纤维。基于此,文章阐述了丝素蛋白纳米纤维的研究现状。     

再生丝素蛋白甲酸溶液静电纺丝影响因素的研究

静电纺丝是一种简单而有效地获得纳米纤维的方法.以98％甲酸为溶剂,分别溶解再生丝素蛋白室温干燥膜和烘干膜进行静电纺丝技术,根据静电纺丝原理,研究了不同再生丝素蛋白干燥膜、溶质质量分数、静电纺丝电压以及混纺壳聚糖丝素蛋白等因素对纳米纤维形态的影响.结果表明:再生丝素蛋白室温干燥膜较烘干膜可纺性高,电纺液质量分数和电压与纤维形貌具有高度相关性,是影响丝素静电纺丝的两个主要因素.壳聚糖的加入可改善低浓度纯丝素溶液静电纺丝纳米纤维的形貌结构.     

脱胶工艺对蚕丝溶解及再生丝素蛋白纤维性能的影响

为探究脱胶工艺与蚕丝溶解及纤维成形之间的关系,讨论了脱胶溶液质量分数、脱胶次数对蚕丝脱胶率、蚕丝表面形貌、丝素溶解度以及再生丝素蛋白纤维结构及性能的影响。结果表明：蚕丝脱胶率随 Na2CO3 溶液质量分数与脱胶次数的增加而增加,当 Na2CO3 溶液质量分数为0.1%、脱胶3次时,脱胶丝素纤维表面出现明显劈裂的微原纤结构,纤维的断裂强度下降了27.6%。丝胶的去除程度对丝素溶解及再生丝素纤维的结构有所影响,溶解时间随 Na2CO3 溶液质量分数、脱胶次数的增加而减少,再生丝素蛋白纤维的力学性能随脱胶程度的加深而降低,当 Na2CO3 溶液质量分数为0.05%、脱胶3次时,再生丝素蛋白纤维直径均匀、表面光滑、结构紧密且力学性能较好。     

含黄原酸盐丝素溶液的可纺性

为了改善再生丝素纺丝溶液的可纺性,用溴化锂/乙醇混合溶剂溶解丝素,然后加入乙基黄原酸钠得到含黄原酸盐的再生丝素纺丝溶液。用自透析湿法纺丝,制得含黄原酸盐的再生丝素初生纤维。讨论黄原酸盐对再生丝素纺丝溶液可纺性的影响,用扫描电镜对制得的再生丝素初生纤维的表面形态进行观察。结果表明:与不含黄原酸盐的丝素溶液相比,含黄原酸盐的丝素溶液的可纺性有较大改善;得到的再生丝素初生纤维表面比较平滑,微纤维沿纤维轴向取向比不含黄原酸盐的再生丝素初生纤维明显。