林源动物丝介观结构解析及其对溶剂响应性行为影响

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动物丝是一种来源广泛具有生物相容性且可持续发展的天然蛋白纤维,其丝蛋白基材料的应用在近几十年的研究中受到广泛关注。然而,不同动物丝的介观结构存在差异,这些介观结构在不同溶剂体系中的传递和保留影响了最终丝蛋白基材料的性能和应用。因此,本文详细解析了桑蚕丝(BS)、柞蚕丝(AS)和白蛾丝(HS)的形貌和结构,并采用Na Cl O、Ca(NO3)2、和Li Br的溶解体系探究了它们对不同溶剂体系的响应性行为。在此基础上,研究了再生桑蚕丝蛋白溶液(RBS)与白蛾丝纳米纤维(HSNF)共组装行为的变化规律。结论如下:(1)桑蚕丝、柞蚕丝和白蛾丝的不同溶剂响应性对组装行为产生影响。RBS可以组装成独立分散的长纤维状的纳米纤维。再生柞蚕丝蛋白溶液(RAS)组装成聚集的短纤维状纳米纤维。Li Br对RAS再溶解的蛋白溶液可以组装纳米纤维α-螺旋含量相对较低,不容易形成聚集体,组装体为分散性较好的短纤维状纳米纤维。再生白蛾丝蛋白溶液(RHS)可以组装成独立分散的纳米纤维。(2)白蛾丝具有较小的直径(1-2μm),含有53±1%的β-折叠结构,并沿着纤维轴呈高度取向排列;单丝表现出优异的综合力学性能,断裂应变为13.4±2.6%,断裂强度1.6±0.4 GPa,弹性模量为13.7±1.2 GPa,韧度为120 MJ·m-3左右,在低温下仍可保持优异力学性能。(3)通过NaClO氧化辅以均质超声可获得具有较大长径比且均一分布的白蛾丝纳米纤维(HSNF),其直径约2 nm,长径比大于500,表现出一定的刚性;RBS和白蛾丝纳米纤维共组装中,RBS以白蛾丝纳米纤维为模板沿其纤维表面组装,其组装体直径为4-6 nm,表现出一定的柔性。共组装体经Li Br再次溶解后,其表面的RBS仅发生部分溶解,表明共组装纤维对Li Br具有一定的耐受性;所以白蛾丝纳米纤维不仅影响RBS组装行为也影响再溶解行为。
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