一種含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球及其製備方法與流程

2023-11-07 05:07:42

本發明屬於紡織材料技術領域，具體涉及一種含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球及其製備方法。

背景技術：

絲素蛋白一種來源於蠶絲纖維的動物蛋白，無論是桑蠶絲還是柞蠶絲，絲素蛋白都主要由甘氨酸、丙氨酸和絲氨酸等18種胺基酸組織組成，絲素蛋白具有良好的降解性、生物相容性和成型性等，絲素蛋白在織物整理方面有不少應用。

絲素蛋白織物整理多是將絲素蛋白溶液與其他功能劑混合作為整理劑，採用浸漬、塗覆或者噴塗的方法對織物進行整理，該整理方法中的絲素蛋白多以膜狀覆蓋於織物的表面，不利於織物的手感和透氣透溼性能。絲素蛋白顆粒是絲素蛋白的形態的一種，絲素蛋白顆粒的製備方法有乳化溶劑揮發法、相分離法、高壓靜電法和噴霧乾燥法等，但目前製備的蠶絲顆粒都為實心顆粒，多孔顆粒與實心顆粒相比，其透氣透溼、吸附性能和功能性更佳，但是目前針對蠶絲蛋白多孔顆粒方面的研究並不多。

中國專利CN 104436284A公開的一種裝載胰島素/絲素微球的絲素多孔材料及其製備方法，將絲素溶液中加入甘油作為外層溶液，將胰島素溶於鹽酸中形成芯層溶液，將兩種溶液作為原料，經同軸靜電紡絲工藝再液氮中得到微球，經冷凍乾燥和平衡處理得到不溶於水的載胰島素的絲素微球，將交聯的絲素溶液表面鋪設載胰島素的絲素微球，冷凍處理後，再輻射交聯的絲素溶液，再經冷凍乾燥處理得到裝載胰島素/絲素微球的絲素多孔材料。中國專利CN102331270B公開的絲素蛋白/羥基磷灰石/膠原蛋白複合多孔支架的製備方法，將絲素蛋白水溶液與膠原蛋白水溶液混合後，加入氯化鈉和羥基磷灰石的混合物，室溫靜置成粘結塊，用乙醇浸泡和超純水洗淨後得到產品。中國專利CN105413728A公開的一種與碳氮複合的二氧化鈦中空微球及其製備方法，將蠶絲脫膠後的絲膠溶液濃縮，加入酒精使絲膠沉澱，經冷凍乾燥形成絲膠蛋白粉末，將絲膠蛋白粉末溶解形成絲膠蛋白溶液，然後加入鎂離子，分離沉澱得到蠶絲絲膠蛋白微球，經乙醇洗滌分散後滴加鈦酸四丁酯乙醇溶液，反應後離心分離得到沉澱，經高溫燒結後得到與碳氮複合的二氧化鈦中空微球。由上述現有技術可知，目前基於蠶絲蛋白製備的微球很多，基於蠶絲蛋白的多孔支架也很多，但是基於蠶絲蛋白的多孔微球的研究並不多。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球及其製備方法，將柞蠶絲素酶解後，通過交聯劑作用，將發泡劑包覆其中形成柞蠶絲素蛋白顆粒，再經氯化鈉加熱處理，使發泡劑形成氣泡，使柞蠶絲素顆粒中形成的微小氣泡逸出，形成含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球，所述含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球中包括柞蠶絲素蛋白，所述柞蠶絲素蛋白的形態為含三維孔洞結構的球狀，所述柞蠶絲素蛋白經酶預處理。

作為上述技術方案的優選，所述柞蠶絲素蛋白經交聯、發泡和冷凍乾燥處理。

本發明還提供一種含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球的製備方法，包括以下步驟：

(1)將柞蠶絲作為原料，經脫膠後，置於溶劑中溶解完全，透析，分離，加入酶溶液酶解，加熱，濃縮得到柞蠶絲素蛋白溶液；

(2)將步驟(1)製備的柞蠶絲素蛋白溶液中加入發泡劑和交聯劑，靜置，攪拌，離心分離形成柞蠶絲素蛋白顆粒；

(3)將步驟(2)製備的柞蠶絲素蛋白顆粒加入氯化鈉溶液中，加熱攪拌，離心分離沉澱，用乙醇洗滌，取出，烘乾，再置於低溫冷凍乾燥處理，得到含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(1)中，酶溶液為彈性蛋白酶溶液，所述酶溶液的質量分數為0.5-2％。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(1)中，酶解的溫度為10-15℃，酶解的時間為30-60min。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(1)中，柞蠶絲素蛋白溶液中柞蠶絲素蛋白的分子量為15-30kDa。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(2)中，發泡劑為偶氮二異丁腈，交聯劑為戊二醛和檸檬酸。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(2)中，靜置的溫度為20-25℃，靜置的時間2-5min，攪拌的時間為60-90min。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(3)中，加熱攪拌的溫度為95-98℃，攪拌速度為200-500rpm，時間為20-30min。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(3)中，低溫冷凍乾燥處理的溫度為-4--10℃，時間為1-2h。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

(1)本發明製備的含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球的原料為柞蠶絲素，柞蠶絲素本身就含有微孔結構，經彈力酶酶解形成絲素小分子結構，然後再利用交聯劑使絲素小分子交聯重組，將發泡劑包覆其中，形成絲素微球，發泡劑為偶氮二異丁腈，與交聯劑中的檸檬酸能發生少量反應，生成微小氣泡，使絲素微球內部結構疏鬆，再通過戊二醛和檸檬酸對絲素小分子的交聯，形成穩定的絲素微球，絲素微球再經氯化鈉加熱處理，使絲素微球中的偶氮二異丁腈充分反應，生成氣泡，氣泡逸出，在絲素微球中形成三維孔洞結構，再經冷凍乾燥處理將絲素微球中的少量水分取出，增大絲素微球中的孔隙率。

(2)本發明製備的含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球中的主要原料為柞蠶絲素，還具有孔洞結構，因此製備的柞蠶絲素蛋白微球具有很好的親膚和透氣透溼性能，還能吸附功能性物質，有利於織物的後整理工藝，而且不影響織物本身的服用性能。

具體實施方式

下面將結合具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。

實施例1：

(1)將柞蠶絲作為原料，經脫膠後，以料液比為1g:10ml，在60℃下置於溴化鋰溶劑中溶解完全，透析，分離，加入質量分數為0.5％的彈性蛋白酶溶液，在10℃下酶解30min，在80℃下加熱滅活，濃縮得到柞蠶絲素蛋白溶液，其中柞蠶絲素蛋白的分子量為15-30kDa。

(2)按質量份劑，將含1份的柞蠶絲素蛋白的水溶液中加入0.5份偶氮二異丁腈發泡劑和1份的戊二醛和檸檬酸交聯劑，在20℃下靜置2min，攪拌60min，離心分離形成柞蠶絲素蛋白顆粒。

(3)按質量份劑，將1份的柞蠶絲素蛋白顆粒加入含6份氯化鈉的水溶液中，在95℃的溫度下和200rpm的速度下加熱攪拌20min，離心分離沉澱，用乙醇洗滌，取出，60℃下烘乾，再置於-4℃下低溫冷凍乾燥處理1h，得到含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球。

實施例2：

(1)將柞蠶絲作為原料，經脫膠後，以料液比為1g:10ml，在60℃下置於溴化鋰溶劑中溶解完全，透析，分離，加入質量分數為2％的彈性蛋白酶溶液，在15℃下酶解60min，在80℃下加熱滅活，濃縮得到柞蠶絲素蛋白溶液，其中柞蠶絲素蛋白的分子量為15-30kDa。

(2)按質量份劑，將含1份的柞蠶絲素蛋白的水溶液中加入0.8份偶氮二異丁腈發泡劑和2份的戊二醛和檸檬酸交聯劑，在25℃下靜置5min，攪拌90min，離心分離形成柞蠶絲素蛋白顆粒。

(3)按質量份劑，將1份的柞蠶絲素蛋白顆粒加入含10份氯化鈉的水溶液中，在98℃的溫度下和500rpm的速度下加熱攪拌30min，離心分離沉澱，用乙醇洗滌，取出，60℃下烘乾，再置於-10℃下低溫冷凍乾燥處理2h，得到含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球。

實施例3：

(1)將柞蠶絲作為原料，經脫膠後，以料液比為1g:10ml，在60℃下置於溴化鋰溶劑中溶解完全，透析，分離，加入質量分數為1％的彈性蛋白酶溶液，在12℃下酶解45min，在80℃下加熱滅活，濃縮得到柞蠶絲素蛋白溶液，其中柞蠶絲素蛋白的分子量為15-30kDa。

(2)按質量份劑，將含1份的柞蠶絲素蛋白的水溶液中加入0.6份偶氮二異丁腈發泡劑和1.5份的戊二醛和檸檬酸交聯劑，在23℃下靜置3min，攪拌70min，離心分離形成柞蠶絲素蛋白顆粒。

(3)按質量份劑，將1份的柞蠶絲素蛋白顆粒加入含8份氯化鈉的水溶液中，在97℃的溫度下和400rpm的速度下加熱攪拌25min，離心分離沉澱，用乙醇洗滌，取出，60℃下烘乾，再置於-6℃下低溫冷凍乾燥處理1.5h，得到含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球。

實施例4：

(1)將柞蠶絲作為原料，經脫膠後，以料液比為1g:10ml，在60℃下置於溴化鋰溶劑中溶解完全，透析，分離，加入質量分數為1.5％的彈性蛋白酶溶液，在15℃下酶解30min，在80℃下加熱滅活，濃縮得到柞蠶絲素蛋白溶液，其中柞蠶絲素蛋白的分子量為15-30kDa。

(2)按質量份劑，將含1份的柞蠶絲素蛋白的水溶液中加入0.7份偶氮二異丁腈發泡劑和2份的戊二醛和檸檬酸交聯劑，在20℃下靜置4min，攪拌70min，離心分離形成柞蠶絲素蛋白顆粒。

(3)按質量份劑，將1份的柞蠶絲素蛋白顆粒加入含8份氯化鈉的水溶液中，在95℃的溫度下和350rpm的速度下加熱攪拌30min，離心分離沉澱，用乙醇洗滌，取出，60℃下烘乾，再置於-8℃下低溫冷凍乾燥處理2h，得到含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球。

實施例5：

(1)將柞蠶絲作為原料，經脫膠後，以料液比為1g:10ml，在60℃下置於溴化鋰溶劑中溶解完全，透析，分離，加入質量分數為0.8％的彈性蛋白酶溶液，在12℃下酶解50min，在80℃下加熱滅活，濃縮得到柞蠶絲素蛋白溶液，其中柞蠶絲素蛋白的分子量為15-30kDa。

(2)按質量份劑，將含1份的柞蠶絲素蛋白的水溶液中加入0.7份偶氮二異丁腈發泡劑和2份的戊二醛和檸檬酸交聯劑，在20℃下靜置5min，攪拌60min，離心分離形成柞蠶絲素蛋白顆粒。

(3)按質量份劑，將1份的柞蠶絲素蛋白顆粒加入含8份氯化鈉的水溶液中，在98℃的溫度下和200rpm的速度下加熱攪拌30min，離心分離沉澱，用乙醇洗滌，取出，60℃下烘乾，再置於-8℃下低溫冷凍乾燥處理1.5h，得到含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球。

實施例6：

(1)將柞蠶絲作為原料，經脫膠後，以料液比為1g:10ml，在60℃下置於溴化鋰溶劑中溶解完全，透析，分離，加入質量分數為1.5％的彈性蛋白酶溶液，在15℃下酶解60min，在80℃下加熱滅活，濃縮得到柞蠶絲素蛋白溶液，其中柞蠶絲素蛋白的分子量為15-30kDa。

(2)按質量份劑，將含1份的柞蠶絲素蛋白的水溶液中加入0.5份偶氮二異丁腈發泡劑和2份的戊二醛和檸檬酸交聯劑，在25℃下靜置2min，攪拌90min，離心分離形成柞蠶絲素蛋白顆粒。

(3)按質量份劑，將1份的柞蠶絲素蛋白顆粒加入含10份氯化鈉的水溶液中，在95℃的溫度下和400rpm的速度下加熱攪拌20min，離心分離沉澱，用乙醇洗滌，取出，60℃下烘乾，再置於-7℃下低溫冷凍乾燥處理2h，得到含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球。

實施例7：

(1)將柞蠶絲作為原料，經脫膠後，以料液比為1g:10ml，在60℃下置於溴化鋰溶劑中溶解完全，透析，分離，加入質量分數為1％的彈性蛋白酶溶液，在10℃下酶解30min，在80℃下加熱滅活，濃縮得到柞蠶絲素蛋白溶液，其中柞蠶絲素蛋白的分子量為15-30kDa。

(2)按質量份劑，將含1份的柞蠶絲素蛋白的水溶液中加入0.6份偶氮二異丁腈發泡劑和1份的戊二醛和檸檬酸交聯劑，在25℃下靜置4min，攪拌80min，離心分離形成柞蠶絲素蛋白顆粒。

(3)按質量份劑，將1份的柞蠶絲素蛋白顆粒加入含10份氯化鈉的水溶液中，在98℃的溫度下和500rpm的速度下加熱攪拌25min，離心分離沉澱，用乙醇洗滌，取出，60℃下烘乾，再置於-8℃下低溫冷凍乾燥處理1.5h，得到含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球。

實施例8：

(1)將柞蠶絲作為原料，經脫膠後，以料液比為1g:10ml，在60℃下置於溴化鋰溶劑中溶解完全，透析，分離，加入質量分數為2％的彈性蛋白酶溶液，在10℃下酶解60min，在80℃下加熱滅活，濃縮得到柞蠶絲素蛋白溶液，其中柞蠶絲素蛋白的分子量為15-30kDa。

(2)按質量份劑，將含1份的柞蠶絲素蛋白的水溶液中加入0.8份偶氮二異丁腈發泡劑和2份的戊二醛和檸檬酸交聯劑，在20℃下靜置5min，攪拌60min，離心分離形成柞蠶絲素蛋白顆粒。

(3)按質量份劑，將1份的柞蠶絲素蛋白顆粒加入含10份氯化鈉的水溶液中，在95℃的溫度下和250rpm的速度下加熱攪拌25min，離心分離沉澱，用乙醇洗滌，取出，60℃下烘乾，再置於-7℃下低溫冷凍乾燥處理1h，得到含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球。

經檢測，實施例1-8製備的含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球的孔隙情況、吸附情況和親膚情況的結果如下所示：

由上表可見，本發明製備的含三維孔洞結構的柞蠶絲素蛋白微球的孔隙率好，吸附性能良好，對皮膚無刺激，還具有良好的透氣性能。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。