不同盐/甲酸溶解丝素及其再生膜和凝胶的制备与表征

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丝素蛋白是一种具有良好生物相容性和生物降解性的高分子材料,丝素蛋白可通过再生方法制备成丝素膜、水凝胶材料,制备得到的再生材料被广泛运用于组织工程,药物缓释等生物医用领域。然而,传统方法制备的再生丝素蛋白材料性能差,丝素膜含水量低,脆性高且空间致密;而丝素水凝胶虽高含水,但其形貌结构单一,其机械性能往往达不到生物医用的要求,这限制了再生丝素蛋白材料的应用。本文通过使用不同种类和浓度的盐和甲酸混合溶液溶解丝素,并制备再生丝素膜和凝胶材料;探究盐的种类和浓度对丝素溶解的影响,解释酸和盐溶解丝素的作用机理,同时探究盐对再生丝素膜材料及水凝胶材料性能的影响。本文首先通过改变盐的种类(氯化钙CaCl2、溴化钙CaBr2、氯化锂LiBr)及浓度(2 wt%、4 wt%和8 wt%)与甲酸(HCOOH)混合溶解丝素蛋白,制备丝素蛋白酸溶液,结果表明丝素在盐/甲酸溶液中呈纳米纤维状结构,盐的浓度相同时;CaCl2/HCOOH溶解制备得到的纳米纤维结构更多,表明盐的种类对丝素溶解有较大影响;同时发现盐的浓度对纳米纤维结构的长度和直径起作用:浓度越大,纳米纤维直径越细。利用丝素蛋白酸溶液制备的丝素类凝胶膜含水率高,膜的结构以β-折叠为主,盐的种类及浓度对膜的结构并无影响;而常规9.3 M LiBr水溶液溶解制备的丝素对照膜中则含有α-螺旋和无规卷曲结构。类凝胶膜内含有大量纤维状结构,与丝素蛋白酸溶液中的纳米纤维结构相对应。盐/甲酸溶液溶解制备的丝素水凝胶含水率高,凝胶结构以β-折叠居多,同时其力学性能较好,CaCl2/HCOOH溶解制备的丝素质量分数为20%的凝胶压缩模量高达6.02 MPa,这为今后丝素凝胶材料的医学应用提供实验依据。
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