再生丝素蛋白基薄膜的制备及性能研究

发布时间：2017-10-25 12:29

  本文关键词：再生丝素蛋白基薄膜的制备及性能研究

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【摘要】：再生丝素蛋白作为一种天然高分子，可应用于生物医用材料领域。干燥成膜法不需要使用交联剂，可以提高材料的生物相容性和纯度，因此本文利用干燥成膜法制备了再生丝素蛋白膜和透明质酸/丝素蛋白复合膜，通过改变溶丝时溶剂中的乙醇含量、丝素蛋白溶液中的钙离子浓度、复合膜中透明质酸的含量、成膜温度等制备工艺参数对薄膜的性能进行研究。采用FTIR、XRD、SEM、TG、接触角测量仪和万能试验机等对薄膜的结构、形貌、亲水性及力学性能等进行表征。 首先对溶丝时三元溶剂中不同乙醇含量对再生丝素蛋白膜的形貌、结构及性能的影响进行了研究。结果表明，溶剂中乙醇含量的减少会增加丝素蛋白溶液中的疏水链段，使薄膜获得较为光滑的表面。因此，随着溶剂中乙醇含量的减少，薄膜的热稳定性增强，而亲水性降低。 其次对丝素蛋白溶液中钙离子的浓度对再生丝素蛋白膜的形貌、结构及性能的影响进行了研究。结果表明，溶液中钙离子浓度的增加能够诱导丝素蛋白发生silk I向silk II的晶型结构转变，其中主要是不稳定β-转角晶体转变成热力学稳定的β-折叠晶体，从而形成规整而稳定的球状单元结构。 最后，对透明质酸/丝素蛋白复合膜的形貌、结构及性能进行研究。结果表明，复合膜中透明质酸含量的增加能够诱导丝素蛋白发生silk I向silk II的结构转变，增强薄膜的热稳定性。同时，由于透明质酸优异的润湿性能，它的添加能够增强薄膜的亲水性。而成膜温度对复合膜的影响要远大于透明质酸含量的影响。在高温下，，薄膜中的水分能够快速蒸发，倾向于形成更多的silk II晶体，薄膜的热稳定性和力学强度都有不同程度的提高，然而由于亲水性silk I结构的减少，薄膜的吸水性和力学柔韧性不如在低温下缓慢干燥而成的薄膜。此外，薄膜的降解主要源于丝素蛋白的降解和透明质酸的溶失。复合膜的结构在水中降解后变化不大，热性能有略微降低，但并不明显。 本研究表明我们可以通过调节和优化再生丝素蛋白基薄膜的制备工艺以及透明质酸的含量来控制丝素蛋白的二级结构和性能，并能在不使用交联剂的情况下得到结构较稳定的透明质酸/丝素蛋白复合膜。本研究的结果可以为制备具有不同二级结构的可控再生丝素蛋白基薄膜提供一些新的思路，同时也可以加深我们对蚕丝纤维再生过程中二级结构和性能变化的理解。此外，本文也为筛选和使用丝素蛋白作为先进功能生物材料（如药物递送系统和组织工程材料等）提供了重要的实验数据。
【关键词】：再生丝素蛋白 薄膜 乙醇 透明质酸 亲水性
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-12
• 图录12-13
• 表录13-14
• 第一章 绪论14-34
• 1.1 引言14
• 1.2 丝素蛋白概述14-17
• 1.2.1 桑蚕丝的组成与结构14-16
• 1.2.2 丝素蛋白的组成与结构16-17
• 1.3 丝素蛋白性质的研究进展17-23
• 1.3.1 分子量17-18
• 1.3.2 结晶度和水不溶性18-19
• 1.3.3 溶解性19-20
• 1.3.4 稳定性20
• 1.3.5 溶胀性质20-21
• 1.3.6 力学性能21
• 1.3.7 生物降解性21-22
• 1.3.8 生物相容性22-23
• 1.3.9 基团改性23
• 1.4 丝素蛋白膜的研究进展23-29
• 1.4.1 丝素蛋白膜的制备25-26
• 1.4.2 丝素蛋白膜的改性26-27
• 1.4.3 丝素蛋白膜在药物缓控释领域的应用27-28
• 1.4.4 丝素蛋白膜在组织工程领域的应用28-29
• 1.5 多糖/丝素蛋白复合材料研究进展29-31
• 1.5.1 壳聚糖/丝素蛋白复合材料30
• 1.5.2 透明质酸/丝素蛋白复合材料30-31
• 1.6 本课题的主要研究内容及研究意义31-34
• 第二章 丝素蛋白提取过程对再生丝素蛋白膜结构及性能的影响34-51
• 2.1 引言34-35
• 2.2 实验部分35-38
• 2.2.1 材料与试剂35
• 2.2.2 丝素蛋白水溶液的制备35-36
• 2.2.3 再生丝素蛋白膜的制备36-37
• 2.2.4 傅里叶变换红外光谱(FTIR)37
• 2.2.5 X 射线衍射(XRD)37
• 2.2.6 扫描电子显微镜(SEM)37
• 2.2.7 热重分析(TGA)37
• 2.2.8 接触角37-38
• 2.2.9 吸水性38
• 2.2.10 电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP）38
• 2.2.11 电导率38
• 2.3 丝素蛋白提取过程中溶剂中的乙醇含量对再生丝素蛋白膜结构与性能的影响38-46
• 2.3.1 丝素蛋白溶液的溶解时间38-39
• 2.3.2 丝素蛋白溶液和再生丝素蛋白膜的宏观图39-40
• 2.3.3 结构分析40-42
• 2.3.4 形貌分析42
• 2.3.5 热分析42-43
• 2.3.6 溶剂控制再生丝素蛋白膜结构的机理43-44
• 2.3.7 接触角分析44-45
• 2.3.8 吸水性分析45-46
• 2.4 丝素蛋白提取过程中钙离子浓度对再生丝素蛋白膜结构的影响46-49
• 2.4.1 丝素蛋白溶液中的钙离子浓度46-47
• 2.4.2 结构分析47-49
• 2.4.3 形貌分析49
• 2.5 本章小结49-51
• 第三章 透明质酸/丝素蛋白复合膜的制备及性能研究51-69
• 3.1 引言51-52
• 3.2 实验部分52-55
• 3.2.1 材料与试剂52
• 3.2.2 丝素蛋白水溶液的制备52
• 3.2.3 纯丝素蛋白膜和透明质酸/丝素蛋白复合膜的制备52-53
• 3.2.4 傅里叶变换红外光谱(FTIR)53
• 3.2.5 X 射线衍射(XRD)53-54
• 3.2.6 扫描电子显微镜(SEM)54
• 3.2.7 热重分析(TGA)54
• 3.2.8 吸水性和湿态稳定性54
• 3.2.9 力学性能54-55
• 3.3 结果与讨论55-67
• 3.3.1 结构分析55-58
• 3.3.2 形貌分析58-59
• 3.3.3 热分析59-60
• 3.3.4 吸水性和溶失率分析60-63
• 3.3.5 薄膜在水中降解之后的结构变化63-64
• 3.3.6 薄膜在水中降解之后的形貌变化64-65
• 3.3.7 薄膜在水中降解之后的热性能变化65-66
• 3.3.8 力学性能分析66-67
• 3.4 本章小结67-69
• 第四章 结论69-71
• 参考文献71-80
• 致谢80-82
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文82-84
• 附件84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1093743