盐浓度对再生丝素蛋白纤维降解性能的影响分析

降解性是再生丝素蛋白材料在组织工程支架材料中应用的重要性能之一,为了探究再生丝素蛋白纤维的可控降解性能,讨论了丝素溶解体系中盐浓度对再生丝素蛋白纤维降解性能的影响。结果表明:当CaCl_(2)质量分数为6%时,再生丝素蛋白纤维表面光滑、结构致密,在降解过程中表现出相对稳定的性质,降解25 d后,纤维表面只出现少许裂痕,降解率为3.8%,断裂强度下降了22.7%;当CaCl_(2)质量分数为2%和10%时,25 d后的降解率分别为9.4%和16.5%,断裂强度分别下降了43.2%和75.4%,纤维的可纺性变差,降解过程中纤维性能不稳定。在实际应用中可以通过调节溶解体系中盐的浓度来调控再生丝素蛋白纤维的降解性能。

钙离子含量对再生丝素蛋白纤维生物降解性的影响

丝素蛋白纤维是一种可降解的生物材料。在再生丝素蛋白纤维制备过程中添加不同浓度的氯化钙,通过红外光谱和核磁共振光谱测定、蛋白酶降解处理、机械性能测试等,解析钙离子含量对再生丝素蛋白纤维的蛋白质结构、力学性能及生物降解性能的影响。当添加的氯化钙质量分数为11%时,再生丝素蛋白纤维中的钙离子浓度接近天然丝素蛋白中谷氨酸和天冬氨酸的浓度,丝素蛋白纤维的机械强度下降90%,丝蛋白降解速率明显加快。研究结果提示,含适量钙离子的再生丝素蛋白纤维可以提高其在生物体内的降解速率,有利于在医用生物材料领域的广泛应用。

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Na_2CO_3溶液质量分数与脱胶次数的增加而增加,当Na_2CO_3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Na_2CO_3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Na_2CO_3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。

再生丝素蛋白纤维的开发及应用进展

近年来,有研究者对天然蚕丝展开深入研究并通过物理或化学改性方法回收制备再生丝素蛋白纤维,可提升废旧蚕丝的回收利用率并赋予其一些特殊功能。文章重点阐述了再生丝素蛋白纤维的性能及改性加工,以及其在生物医学、电子传感、能源储备等领域的应用,最后展望了再生丝素蛋白纤维未来的发展趋势。

再生丝素蛋白干纺纤维的后处理体系及方法

模仿蚕的干法纺丝工艺,制备了再生丝素蛋白纤维,并通过后处理进一步提高了其力学性能。结果表明:与无机盐水溶液后处理体系相比,醇的水溶液可显著促使蛋白构象从无规卷曲及α-helix转变为β-sheet。同时通过拉伸诱导β-sheet构象取向,干纺纤维的力学强度可大幅提高。在φ=80%的乙醇-水溶液中,将初生丝拉伸2倍后再浸泡1 h,其断裂强度可达200 MPa,断裂伸长率可达48%。

再生丝素蛋白/细菌纤维素复合膜的制备及发酵培养条件优化

将再生丝素蛋白加入生产细菌纤维素的发酵液,以木醋杆菌(Acetobacter xylinum)进行静置发酵,利用发酵过程中的较高酸性环境(pH<3.4),使菌株产生的纤维素残基(—OH)与丝素蛋白的残基(—COOH、—NH2)原位聚合,制备新型生物医学材料再生丝素蛋白/细菌纤维素(SF/BC)复合膜。通过单因素试验确定最佳发酵培养时间为10 d,并进一步通过正交试验优化发酵培养基配方为80 g/L果糖、10 g/L酵母粉、2.0 g/L无水硫酸镁、1.0 g/L柠檬酸、10 g/L磷酸氢二钠、30 g/L磷酸氢二钾,培养基初始pH为6.8。在此培养条件下SF/BC复合膜干膜的产量为1.871 5 g/L。扫描电子显微镜观测SF/BC复合膜中细菌纤维素纤维间因丝素蛋白的引入,使得纳米纤维间的孔径增大,而内部含水率也将随着孔径的增大而增加,说明丝素蛋白的引入改善了单一细菌纤维素膜在孔径、含水率等方面的性能,同时也改进了单纯丝素蛋白膜在亲水性、机械性能等方面的不足。

后处理过程中以水为溶剂的干法纺再生丝素纤维的结构演变

以水为溶剂的干法纺再生丝素蛋白纤维可通过后处理提高其力学性能,且后处理方法对纤维性能的提高程度有很大影响。为了优化干法纺再生丝素蛋白纤维的后处理工艺,定量研究了两种后处理方法中再生丝素蛋白分子的取向结构和构象演变,即方法A(纤维先在φ=80%的乙醇水溶液中浸泡1 h,再在热蒸汽中拉伸2倍)与方法B(纤维先在φ=80%的乙醇水溶液中拉伸2倍,再在该溶液中浸泡1 h)。探讨了纤维结构变化与力学性能之间的关系。结果表明:在乙醇水溶液中或在热蒸汽中拉伸均比仅在乙醇水溶液中浸泡更有利于丝素蛋白的构象转变,也对提高丝素蛋白分子链的取向更为有效。与方法A相比,方法B更能提高纤维的取向程度、β-折叠构象的含量以及力学性能。