光照对丝素蛋白溶解及成膜性能的探究

摘要

丝素蛋白是由蚕茧脱胶制得的天然蚕丝，它由18种氨基酸组成，因其具有柔软、透气性好、富有光泽等优点，较多应用于纺织领域。以丝素蛋白为原料可以制备成纤维、支架、膜等组织工程材料，膜是诸多材料中研究最为广泛的。因丝素蛋白膜的力学性能较差，限制了其被广泛应用。因此，本文以离子液体为溶剂，利用光辐照丝素蛋白溶解，旨在寻找一种合适的光照条件，制备出性能优良的丝素蛋白膜。 本文以离子液体为溶剂，利用紫外光254 nm照射丝素蛋白溶解，并对溶解后丝素蛋白的结构进行表征。通过 X-射线衍射谱图知，原料丝素蛋白为 α-螺旋结构，非光照下溶解的丝素蛋白的结构为 α-螺旋和 β-折叠结构，而光辐照下溶解的丝素蛋白只存在 β-折叠结构。这说明光辐照促使丝素蛋白的结构由 α-螺旋结构向 β-折叠结构转变。离子液体中不同阴阳离子对丝素蛋白结构并无很大影响。在光辐照下，丝素蛋白在离子液体中的溶解速率加快，溶液粘度增加。丝素蛋白的β-折叠结构中肽链段排列整齐，相邻链段间因较强的氢键和分子间作用力使之紧密结合，这为制备性能优良的丝素蛋白膜打下了基础。 以离子液体为溶剂，采用不同的光源距离、不同的光照时间以及不同波段的光照射丝素蛋白溶解，筛选出合适的光照条件，制备出力学性能优良的丝素蛋白膜。与非光照相比，以丝素蛋白膜的力学性能为据点，当光照条件为254 nm、光源距离11cm、光照时间为6h时，制得丝素蛋白膜平均断裂强度为21.73 MPa，此光照条件下其力学性能最佳。对此条件下的对丝素蛋白膜进行红外光谱、X-射线衍射、X射线光电子能谱技术、扫描电镜、热重、润湿性等分析，结果表明，光照后丝素蛋白溶液的粘度为1460.68 cP，大于非光照下丝素蛋白溶液的粘度。红外谱图和 X-射线衍射谱图表明，光照溶解后的丝素蛋白为 β-折叠结构。通过SEM 观察发现，适当光照下丝素蛋白膜的断面依旧比较平整，分子排列有序。与非光照相比，丝素蛋白膜的溶胀性、热稳定性均有提高。XPS表明，光照后丝素蛋白膜表面含氧基团含量增多，导致其润湿性增加。 由此可见，适当的紫外光照射丝素蛋白溶解，制备的丝素蛋白膜性能优良，扩大了其在生物领域上的应用。

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