本發(fā)明涉及溫敏材料，尤其涉及一種角蛋白生物基溫敏聚合物材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、角蛋白作為一種天然高分子材料廣泛存在于動物毛發(fā)，指甲，犄角，羽毛中，不僅來源豐富，價格低廉，而且具有良好的生物相容性、生物可降解性以及低免疫排異等特性。目前，角蛋白及其制品在生物醫(yī)用材料、藥物緩釋材料、日用材料等領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展空間和巨大的應(yīng)用價值。我國毛紡行業(yè)及畜牧業(yè)每年產(chǎn)生大量廢棄動物毛發(fā)纖維，其角蛋白的含量高達(dá)90％，然而天然毛發(fā)纖維由于自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在自然條件下難以降解，其任意丟棄會造成極大的環(huán)境污染。因此，若將廢棄的天然角蛋白纖維進(jìn)行開發(fā)利用，不僅能實現(xiàn)對廢棄蛋白質(zhì)資源的重復(fù)再利用，而且還能夠減少環(huán)境污染，并且還有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2、近年來生物基溫敏性聚合物在藥物控制釋放、生物分離、酶固定化、免疫分析等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。生物基溫敏性高聚物通常通過兩步法制備，第一步先在nipam聚合過程中進(jìn)行特定基團(tuán)化，第二步再通過第一步引入的反應(yīng)活性基團(tuán)與天然聚合物進(jìn)行接枝聚合，實現(xiàn)對天然高分子材料的溫敏性改性。上述兩步法對天然高分子材料進(jìn)行改性的方法相對繁瑣。相比而言，角蛋白可以通過選取特定的提取方式使所得角蛋白大分子具備天然的反應(yīng)活性基團(tuán)，從而為實現(xiàn)一步法制備天然大分子生物基溫敏高聚物提供了可行性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種一步法角蛋白生物基溫敏性聚合物的制備方法，改進(jìn)了兩步法采用先聚合后接枝對生物高分子進(jìn)行溫敏性改性的的復(fù)雜工藝。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種角蛋白生物基溫敏性聚合物的制備方法，包括如下步驟：

3、s1.分別配置濃度為1.5-2％的角蛋白水溶液，濃度為6-7％的過硫酸鉀(kps)水溶液，濃度為20-25％的n-異丙基丙烯酰胺單體(nipam)水溶液；

4、s2.將角蛋白水溶液和n-異丙基丙烯酰胺單體(nipam)水溶液按照體積比30：1-30：10的比例混合，在60℃條件下攪拌0.5-1h，得到混合均勻的角蛋白/n-異丙基丙烯酰胺單體(nipam)共混水溶液；

5、s3.采用一步合成法，將角蛋白/n-異丙基丙烯酰胺單體(nipam)共混水溶液與過硫酸鉀水溶液按照體積比5：1混合，繼續(xù)攪拌1-3h，至溶液變?yōu)槟贪咨玫浇堑鞍咨锘鶞孛粜跃酆衔锶芤海?/p>

6、s4.將角蛋白生物基溫敏性聚合物溶液進(jìn)行透析后冷凍干燥16-24h，得到角蛋白生物基溫敏性聚合物粉末。

7、本發(fā)明采用一步法合成角蛋白生物基溫敏性聚合物，通過優(yōu)選還原劑提取角蛋白得到活性角蛋白大分子，并在水相體系中，使角蛋白分子上的活性巰基作為合成反應(yīng)促進(jìn)劑，通過參與溫敏性單體的聚合反應(yīng)，實現(xiàn)角蛋白生物基溫敏性高聚物的一步法合成。較現(xiàn)有技術(shù)通過兩步法合成實現(xiàn)溫敏性高聚物對天然高聚物的修飾方法，工藝流程縮短一半，效率顯著提高，在角蛋白生物基溫敏性聚合物的制備領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

8、進(jìn)一步地，所述的天然角蛋白纖維為人發(fā)、羊毛、兔毛、牛毛、豬毛或駝毛等。

9、進(jìn)一步地，所述角蛋白采用如下步驟制備而成：

10、s11.將天然角蛋白纖維開松、除雜后剪斷成5-10mm長的纖維段，然后用石油醚溶劑洗滌約40min以去除雜質(zhì)，蒸餾水反復(fù)清洗4-5次后，室溫自然晾干；

11、s12.將上述天然角蛋白纖維以固液比為8-12g/120ml浸入到含有還原劑和表面活性劑的混合溶解液中，60-70℃的溫度下攪拌4-6h，攪拌器轉(zhuǎn)速為150-300r/min；

12、s13.將攪拌后得到的混合物用100-150目篩網(wǎng)過濾去除未溶解的天然角蛋白纖維，在室溫條件下用截留的分子量為8000-14000da透析袋對過濾得到的角蛋白鹽溶液進(jìn)行透析，去除溶液中的鹽和小分子物質(zhì)，透析時間為36-72h，并且每隔12h換一次蒸餾水；

13、s14.對透析得到的角蛋白進(jìn)行離心去除透析液中的沉淀部分，離心速度為5000-7000rpm，離心時間0.25h-o.5h，而后取上清液；

14、s15.對所述上清液進(jìn)行濃縮，得到角蛋白的質(zhì)量百分比濃度為10-14％的角蛋白濃溶液；

15、s16.將角蛋白濃溶液進(jìn)行冷凍干燥24-36h，獲得角蛋白粉末。

16、進(jìn)一步地，所述的還原劑為2-巰基乙醇(又稱為β-巰基乙醇)、三(2-羧乙基)膦(tcep)、二硫蘇糖醇、巰基乙酸、硫化鈉等，還原劑的質(zhì)量百分比濃度為1％-3％，所述的表面活性劑為十二烷基硫酸鈉，表面活性劑的質(zhì)量百分比濃度為2％-4％。

17、進(jìn)一步地，所述的一步合成法為水相有機合成，反應(yīng)物包括活性角蛋白分子，引發(fā)劑和n-異丙基丙烯酰胺單體，在水相體系中，角蛋白分子上的活性巰基作為合成反應(yīng)促進(jìn)劑，通過參與溫敏性單體的聚合反應(yīng)，實現(xiàn)角蛋白生物基溫敏性高聚物的一步法合成。

18、采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：

19、本發(fā)明提供的一種角蛋白基溫敏性聚合物的制備方法，采用一步法合成的方式，通過在水相體系中優(yōu)選還原劑得到活性角蛋白大分子，利用大分子上的活性巰基作為合成反應(yīng)促進(jìn)劑參與溫敏性單體的聚合反應(yīng)，實現(xiàn)角蛋白生物基溫敏性高聚物的一步法合成。較現(xiàn)有技術(shù)通過兩步法合成實現(xiàn)溫敏性高聚物對天然高聚物的修飾方法，工藝流程縮短一半，效率顯著提高，在角蛋白生物基溫敏性聚合物的制備領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種角蛋白生物基溫敏性聚合物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的角蛋白生物基溫敏性聚合物的制備方法，其特征在于，所述的天然角蛋白纖維為人發(fā)、羊毛、兔毛、牛毛、豬毛或駝毛等。

3.如權(quán)利要求1所述的角蛋白生物基溫敏性聚合物的制備方法，其特征在于，所述角蛋白采用如下步驟制備而成：

4.如權(quán)利要求1所述的角蛋白生物基溫敏性聚合物的制備方法，其特征在于,所述的還原劑為2-巰基乙醇(又稱為β-巰基乙醇)、三(2-羧乙基)膦(tcep)、二硫蘇糖醇、巰基乙酸、硫化鈉等，還原劑的質(zhì)量百分比濃度為1％-3％，所述的表面活性劑為十二烷基硫酸鈉，表面活性劑的質(zhì)量百分比濃度為2％-4％。

5.如權(quán)利要求1所述的角蛋白生物基溫敏性高聚物的制備方法，其特征在于，所述的一步合成法為水相有機合成，反應(yīng)物包括活性角蛋白分子，引發(fā)劑和n-異丙基丙烯酰胺單體，在水相體系中，角蛋白分子上的活性巰基作為合成反應(yīng)促進(jìn)劑，通過參與溫敏性單體的聚合反應(yīng)，實現(xiàn)角蛋白生物基溫敏性高聚物的一步法合成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種角蛋白生物基溫敏材料的制備方法，包含以下步驟：采用還原法提取毛發(fā)中的角蛋白，得到含有活性基團(tuán)的角蛋白分子；將活性角蛋白分子和N?異丙基丙烯酰胺單體(NIPAm)通過一步聚合法得到角蛋白生物基溫敏材料。與現(xiàn)有兩步法制備溫敏性聚合物材料相比，本發(fā)明借助角蛋白大分子的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，通過一步法制備生物基溫敏材料，具有合成工藝步驟簡單，無需促進(jìn)劑，成本低的特點。

技術(shù)研發(fā)人員：范杰,馮亞亞,朱若英,雷通達(dá),賈白雪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26