一種快速制備絲素蛋白水凝膠的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速制備絲素蛋白水凝膠的方法，屬于水凝膠制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將蠶絲脫膠后用乙醇溶解，隨后向其中依次加入氨基酸、硅酸鈉、鹽酸以及乙酸，反應(yīng)后，離心分離，從而得到快速制備絲素蛋白水凝膠的方法。實(shí)例證明，本發(fā)明操作簡(jiǎn)便，不需要添加任何化學(xué)交聯(lián)劑，能夠在短時(shí)間內(nèi)形成絲素蛋白水凝膠，縮短了工作時(shí)間，提高了工作效率，且制得的絲素蛋白水凝膠生物相容性好，綠色安全，可以廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥材料等行業(yè)。
【專利說明】
一種快速制備絲素蛋白水凝膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明公開了一種快速制備絲素蛋白水凝膠的方法，屬于水凝膠制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]絲素蛋白無毒、無刺激性，具有良好的生物相容性，能夠促進(jìn)人體細(xì)胞的生長(zhǎng)，具有一定的生物可降解性，通過對(duì)多種生物材料的對(duì)比研究表明，絲素蛋白具有與膠原蛋白同等的體內(nèi)、體外生物相容性，因此，絲素蛋白是制造生物醫(yī)學(xué)材料的較理想原料。
[0003]凝膠是介于固體與液體之間的一種物理狀態(tài)，具有獨(dú)特的性質(zhì)，尤其是水凝膠，性質(zhì)柔軟，能保持一定的形狀，在其中保持有大量的水份，目前被廣泛用于人工皮膚、組織工程材料、藥物釋放、人造肌肉、生物傳感器、分離裝置、重金屬離子回收及導(dǎo)電凝膠等方面。
[0004]絲素蛋白溶液在靜置下會(huì)逐漸向凝膠化轉(zhuǎn)變，但是這個(gè)轉(zhuǎn)變的時(shí)間比較長(zhǎng)，通常要在I個(gè)月以上。通過改變絲素蛋白溶液的PH值可以加快凝膠化的過程。當(dāng)pH值接近于絲素蛋白的等電點(diǎn)(pH = 4左右)時(shí)，絲素蛋白容易發(fā)生膠凝作用，但也需要8天的時(shí)間才能完成凝膠化。此外，絲素蛋白的濃度對(duì)于凝膠時(shí)間也有影響，絲素蛋白溶液在質(zhì)量濃度大于10%時(shí)比較容易形成凝膠，但是在質(zhì)量濃度小于10%時(shí)需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能形成凝膠。而高質(zhì)量濃度絲素蛋白溶液形成的凝膠含水量較低，孔隙率也較低，在應(yīng)用時(shí)受到一定的限制。因此低質(zhì)量濃度下的絲素溶液凝膠化時(shí)間太長(zhǎng)制約了絲素蛋白水凝膠的使用。
[0005]目前，縮短絲素蛋白水凝膠時(shí)間的主要方法是:向絲素蛋白水溶液中加入化學(xué)交聯(lián)劑，此方法能夠大大的縮短絲素蛋白水溶液凝膠化的時(shí)間，但是所得凝膠中會(huì)殘留一定量的化學(xué)交聯(lián)劑，從而帶來一定的毒性，并且該方法降低了絲素蛋白水凝膠的生物相容性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對(duì)目前傳統(tǒng)方法在縮短絲素蛋白水凝膠時(shí)間時(shí)，往往加入化學(xué)交聯(lián)劑，但所得的凝膠中會(huì)有大量殘留物，不僅帶來一定的毒性，而且降低了絲素蛋白水凝膠的生物相容性，使得工作效率降低的現(xiàn)狀，提供了一種將蠶絲脫膠后用乙醇溶解，隨后向其中依次加入氨基酸、硅酸鈉、鹽酸以及乙酸，反應(yīng)后，離心分離，從而得到快速制備絲素蛋白水凝膠的方法。該方法操作簡(jiǎn)便，不需要添加任何化學(xué)交聯(lián)劑，能夠在短時(shí)間內(nèi)形成絲素蛋白水凝膠，縮短了工作時(shí)間，提高了工作效率，且制得的絲素蛋白水凝膠生物相容性好，綠色安全，可以廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥材料等行業(yè)。
[0007 ]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(I)稱取100?200g蠶絲置于反應(yīng)釜中，并向其中加入蠶絲質(zhì)量10?15倍質(zhì)量濃度為85%碳酸鈉溶液，提升反應(yīng)釜溫度至75?80°C，保溫I?2h后，移入超聲振蕩儀中，在超聲頻率為25?30KHz，超聲功率為120?150W下超聲振蕩反應(yīng)70?90min，待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)物過濾除膠，并用去離子水進(jìn)行反復(fù)洗滌，去除絲膠蛋白，移入烘箱中于60°C下烘干，隨后將烘干物置于容器中，并向其中加入烘干物質(zhì)量5?8倍質(zhì)量濃度為65 %乙醇溶液，在35?38°C下持續(xù)攪拌，直至完全溶解； (2)待上述溶解結(jié)束，將溶解物倒入帶有攪拌器、滴液漏斗和溫度計(jì)的三口燒瓶中，向其中滴加溶解物質(zhì)量10?15%色氨酸以及溶解物質(zhì)量8?12%天冬氨酸，控制30?35min內(nèi)滴加結(jié)束，移入水浴鍋，加熱升溫至35?40°C，啟動(dòng)攪拌器，以200?250r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，攪拌反應(yīng)I?2h;
(3)待反應(yīng)結(jié)束，再向反應(yīng)物中加入反應(yīng)物質(zhì)量20?25%硅酸鈉，以2?3°C/min的速率提升溫度至45?55°C，持續(xù)攪拌使其完全溶解，之后靜置過夜，生成沉淀后，再向其中以3?5mL/min的速率滴加質(zhì)量濃度為35 %鹽酸溶液，控制20?25min內(nèi)滴加結(jié)束，保持溫度不變，靜置反應(yīng)I?2h;
(4)將上述反應(yīng)物置于燒杯中，在28?32°C條件下向其中加入反應(yīng)物質(zhì)量70?80%質(zhì)量濃度為36 %乙酸溶液，混合均勻，置于搖床上，搖床振蕩反應(yīng)45?55min，待振蕩結(jié)束，將混合液倒入離心機(jī)中，以1000?1200r/min轉(zhuǎn)速離心處理，去除上清液，即可得到一種絲素蛋白水凝膠。
[0008]本發(fā)明的原理是:本發(fā)明將蠶絲脫膠，用乙醇溶解，并加入氨基酸，使其形成氨基酸乙酯，蠶絲蛋白析出，生成水相和油相，之后加入硅酸鈉，與其進(jìn)行反應(yīng)，形成原硅酸沉淀，隨后滴加鹽酸，使得絲素蛋白被吸附在原硅酸表面，最后再在其中加入乙酸，使得原硅酸和絲素蛋白分離，離心處理后即可得到油相，即為絲素蛋白水凝膠。
[0009]本發(fā)明制得的絲素蛋白水凝膠顏色為乳白色，孔徑為2?8μπι，拉伸強(qiáng)度為57?62MPa，溶脹率為88?95 %。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明方法新穎，工藝簡(jiǎn)便，在制備的過程中無需添加任何化學(xué)交聯(lián)劑，綠色安全；(2 )本發(fā)明能夠在短時(shí)間內(nèi)形成絲素蛋白水凝膠，縮短了 50 %工作時(shí)間，提高了工作效率，且制得的絲素蛋白水凝膠生物相容性好；
(3)本發(fā)明制得的絲素蛋白水凝膠廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥材料等行業(yè)，可大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0011]首先稱取100?200g蠶絲置于反應(yīng)釜中，并向其中加入蠶絲質(zhì)量10?15倍質(zhì)量濃度為85%碳酸鈉溶液，提升反應(yīng)釜溫度至75?80°C，保溫I?2h后，移入超聲振蕩儀中，在超聲頻率為25?30KHz，超聲功率為120?150W下超聲振蕩反應(yīng)70?90min，待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)物過濾除膠，并用去離子水進(jìn)行反復(fù)洗滌，去除絲膠蛋白，移入烘箱中于60°C下烘干，隨后將烘干物置于容器中，并向其中加入烘干物質(zhì)量5?8倍質(zhì)量濃度為65 %乙醇溶液，在35?38 °C下持續(xù)攪拌，直至完全溶解;待溶解結(jié)束，將溶解物倒入帶有攪拌器、滴液漏斗和溫度計(jì)的三口燒瓶中，向其中滴加溶解物質(zhì)量10?15%色氨酸以及溶解物質(zhì)量8?12%天冬氨酸，控制30?35min內(nèi)滴加結(jié)束，移入水浴鍋，加熱升溫至35?40°C，啟動(dòng)攪拌器，以200?250r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，攪拌反應(yīng)I?2h;之后反應(yīng)結(jié)束，再向反應(yīng)物中加入反應(yīng)物質(zhì)量20?25%硅酸鈉，以2?3°C/min的速率提升溫度至45?55°C，持續(xù)攪拌使其完全溶解，之后靜置過夜，生成沉淀后，再向其中以3?5mL/min的速率滴加質(zhì)量濃度為35 %鹽酸溶液，控制20?25min內(nèi)滴加結(jié)束，保持溫度不變，靜置反應(yīng)I?2h;最后將上述反應(yīng)物置于燒杯中，在28?32°C條件下向其中加入反應(yīng)物質(zhì)量70?80%質(zhì)量濃度為36%乙酸溶液，混合均勻，置于搖床上，搖床振蕩反應(yīng)45?55min，待振蕩結(jié)束，將混合液倒入離心機(jī)中，以1000?1200r/min轉(zhuǎn)速離心處理，去除上清液，即可得到一種絲素蛋白水凝膠。
[0012]實(shí)例I
首先稱取10g蠶絲置于反應(yīng)釜中，并向其中加入蠶絲質(zhì)量10倍質(zhì)量濃度為85%碳酸鈉溶液，提升反應(yīng)釜溫度至75°C，保溫Ih后，移入超聲振蕩儀中，在超聲頻率為25KHz，超聲功率為120W下超聲振蕩反應(yīng)70min，待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)物過濾除膠，并用去離子水進(jìn)行反復(fù)洗滌，去除絲膠蛋白，移入烘箱中于60°C下烘干，隨后將烘干物置于容器中，并向其中加入烘干物質(zhì)量5倍質(zhì)量濃度為65 %乙醇溶液，在35 0C下持續(xù)攪拌，直至完全溶解;待溶解結(jié)束，將溶解物倒入帶有攪拌器、滴液漏斗和溫度計(jì)的三口燒瓶中，向其中滴加溶解物質(zhì)量10%色氨酸以及溶解物質(zhì)量8 %天冬氨酸，控制30min內(nèi)滴加結(jié)束，移入水浴鍋，加熱升溫至35°C，啟動(dòng)攪拌器，以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，攪拌反應(yīng)Ih;之后反應(yīng)結(jié)束，再向反應(yīng)物中加入反應(yīng)物質(zhì)量20%硅酸鈉，以2°C/min的速率提升溫度至45°C，持續(xù)攪拌使其完全溶解，之后靜置過夜，生成沉淀后，再向其中以3mL/min的速率滴加質(zhì)量濃度為35%鹽酸溶液，控制20min內(nèi)滴加結(jié)束，保持溫度不變，靜置反應(yīng)Ih;最后將上述反應(yīng)物置于燒杯中，在28°C條件下向其中加入反應(yīng)物質(zhì)量70 %質(zhì)量濃度為36 %乙酸溶液，混合均勻，置于搖床上，搖床振蕩反應(yīng)45min，待振蕩結(jié)束，將混合液倒入離心機(jī)中，以1000r/min轉(zhuǎn)速離心處理，去除上清液，即可得到一種絲素蛋白水凝膠。
[0013]本實(shí)例操作簡(jiǎn)單易行，在制備的過程中無需添加任何化學(xué)交聯(lián)劑，制得的絲素蛋白水凝膠綠色安全，生物相容性好，經(jīng)檢測(cè)，孔徑為2讓，拉伸強(qiáng)度為57MPa，溶脹率為88%，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥材料等行業(yè)，可大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
[0014]實(shí)例2
首先稱取150g蠶絲置于反應(yīng)釜中，并向其中加入蠶絲質(zhì)量13倍質(zhì)量濃度為85%碳酸鈉溶液，提升反應(yīng)釜溫度至78°C，保溫1.5h后，移入超聲振蕩儀中，在超聲頻率為28KHz，超聲功率為130W下超聲振蕩反應(yīng)80min，待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)物過濾除膠，并用去離子水進(jìn)行反復(fù)洗滌，去除絲膠蛋白，移入烘箱中于60°C下烘干，隨后將烘干物置于容器中，并向其中加入烘干物質(zhì)量7倍質(zhì)量濃度為65 %乙醇溶液，在37 0C下持續(xù)攪拌，直至完全溶解;待溶解結(jié)束，將溶解物倒入帶有攪拌器、滴液漏斗和溫度計(jì)的三口燒瓶中，向其中滴加溶解物質(zhì)量
13%色氨酸以及溶解物質(zhì)量10 %天冬氨酸，控制33min內(nèi)滴加結(jié)束，移入水浴鍋，加熱升溫至38°C，啟動(dòng)攪拌器，以260r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，攪拌反應(yīng)1.5h;之后反應(yīng)結(jié)束，再向反應(yīng)物中加入反應(yīng)物質(zhì)量23%硅酸鈉，以2.5°C/min的速率提升溫度至50°C，持續(xù)攪拌使其完全溶解，之后靜置過夜，生成沉淀后，再向其中以4mL/min的速率滴加質(zhì)量濃度為35 %鹽酸溶液，控制23min內(nèi)滴加結(jié)束，保持溫度不變，靜置反應(yīng)1.5h;最后將上述反應(yīng)物置于燒杯中，在30°(:條件下向其中加入反應(yīng)物質(zhì)量75%質(zhì)量濃度為36%乙酸溶液，混合均勻，置于搖床上，搖床振蕩反應(yīng)50min，待振蕩結(jié)束，將混合液倒入離心機(jī)中，以1100r/min轉(zhuǎn)速離心處理，去除上清液，即可得到一種絲素蛋白水凝膠。
[0015]本實(shí)例操作簡(jiǎn)單易行，在制備的過程中無需添加任何化學(xué)交聯(lián)劑，制得的絲素蛋白水凝膠綠色安全，生物相容性好，經(jīng)檢測(cè)，孔徑為6讓，拉伸強(qiáng)度為60MPa，溶脹率90 %，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥材料等行業(yè)，可大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
[0016]實(shí)例3 首先稱取200g蠶絲置于反應(yīng)釜中，并向其中加入蠶絲質(zhì)量15倍質(zhì)量濃度為85%碳酸鈉溶液，提升反應(yīng)釜溫度至800C，保溫2h后，移入超聲振蕩儀中，在超聲頻率為30KHz，超聲功率為150W下超聲振蕩反應(yīng)90min，待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)物過濾除膠，并用去離子水進(jìn)行反復(fù)洗滌，去除絲膠蛋白，移入烘箱中于60°C下烘干，隨后將烘干物置于容器中，并向其中加入烘干物質(zhì)量8倍質(zhì)量濃度為65 %乙醇溶液，在38 0C下持續(xù)攪拌，直至完全溶解;待溶解結(jié)束，將溶解物倒入帶有攪拌器、滴液漏斗和溫度計(jì)的三口燒瓶中，向其中滴加溶解物質(zhì)量15%色氨酸以及溶解物質(zhì)量12%天冬氨酸，控制35min內(nèi)滴加結(jié)束，移入水浴鍋，加熱升溫至40°C，啟動(dòng)攪拌器，以250r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，攪拌反應(yīng)2h;之后反應(yīng)結(jié)束，再向反應(yīng)物中加入反應(yīng)物質(zhì)量25%硅酸鈉，以3°C/min的速率提升溫度至55°C，持續(xù)攪拌使其完全溶解，之后靜置過夜，生成沉淀后，再向其中以5mL/min的速率滴加質(zhì)量濃度為35%鹽酸溶液，控制25min內(nèi)滴加結(jié)束，保持溫度不變，靜置反應(yīng)2h;最后將上述反應(yīng)物置于燒杯中，在32°C條件下向其中加入反應(yīng)物質(zhì)量80 %質(zhì)量濃度為36 %乙酸溶液，混合均勻，置于搖床上，搖床振蕩反應(yīng)55min，待振蕩結(jié)束，將混合液倒入離心機(jī)中，以1200r/min轉(zhuǎn)速離心處理，去除上清液，即可得到一種絲素蛋白水凝膠。
[0017]本實(shí)例操作簡(jiǎn)單易行，在制備的過程中無需添加任何化學(xué)交聯(lián)劑，制得的絲素蛋白水凝膠綠色安全，生物相容性好，經(jīng)檢測(cè)，孔徑為8讓，拉伸強(qiáng)度為62MPa，溶脹率為95%，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥材料等行業(yè)，可大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種快速制備絲素蛋白水凝膠的方法，其特征在于具體操作步驟為: (1)稱取100?200g蠶絲置于反應(yīng)釜中，并向其中加入蠶絲質(zhì)量10?15倍質(zhì)量濃度為85%碳酸鈉溶液，提升反應(yīng)釜溫度至75?80°C，保溫I?2h后，移入超聲振蕩儀中，在超聲頻率為25?30KHz，超聲功率為120?150W下超聲振蕩反應(yīng)70?90min，待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)物過濾除膠，并用去離子水進(jìn)行反復(fù)洗滌，去除絲膠蛋白，移入烘箱中于60°C下烘干，隨后將烘干物置于容器中，并向其中加入烘干物質(zhì)量5?8倍質(zhì)量濃度為65 %乙醇溶液，在35?38°C下持續(xù)攪拌，直至完全溶解； (2)待上述溶解結(jié)束，將溶解物倒入帶有攪拌器、滴液漏斗和溫度計(jì)的三口燒瓶中，向其中滴加溶解物質(zhì)量10?15%色氨酸以及溶解物質(zhì)量8?12%天冬氨酸，控制30?35min內(nèi)滴加結(jié)束，移入水浴鍋，加熱升溫至35?40°C，啟動(dòng)攪拌器，以200?250r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，攪拌反應(yīng)I?2h; (3)待反應(yīng)結(jié)束，再向反應(yīng)物中加入反應(yīng)物質(zhì)量20?25%硅酸鈉，以2?3°C/min的速率提升溫度至45?55°C，持續(xù)攪拌使其完全溶解，之后靜置過夜，生成沉淀后，再向其中以3?5mL/min的速率滴加質(zhì)量濃度為35 %鹽酸溶液，控制20?25min內(nèi)滴加結(jié)束，保持溫度不變，靜置反應(yīng)I?2h; (4)將上述反應(yīng)物置于燒杯中，在28?32°C條件下向其中加入反應(yīng)物質(zhì)量70?80%質(zhì)量濃度為36 %乙酸溶液，混合均勻，置于搖床上，搖床振蕩反應(yīng)45?55min，待振蕩結(jié)束，將混合液倒入離心機(jī)中，以1000?1200r/min轉(zhuǎn)速離心處理，去除上清液，即可得到一種絲素蛋白水凝膠。
【文檔編號(hào)】C08H1/00GK105968387SQ201610292475
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】郭舒洋, 張明
【申請(qǐng)人】郭舒洋