单分散丝素纳米颗粒的制备及其有序自组装

摘要

丝素蛋白是从蚕丝中提取的一种天然蛋白质，因其具有优异的力学性能、良好的生物相容性和生物可降解性，除了传统的纺织服装领域的应用，在化妆护肤品、生物医学、材料学等领域也有着广泛的应用前景。近年来，丝素蛋白在纳米尺度形成的聚集态纳米颗粒已受到国内外研究者的广泛关注，但目前研究制备的丝素蛋白纳米颗粒多应用于酶固定、药物及基因载体等生物医药方面，对于将丝素蛋白制备成单分散的纳米颗粒，并对其进行自组装制备胶体晶体这方面的研究还未有公开的报道。
　　 本文采用不同溶解方法制备丝素蛋白溶液，并研究了其对丝素蛋白分子量以及二级结构的影响。采用盐析法制备丝素纳米颗粒，探讨了磷酸钾溶液的离子强度、pH值及丝素蛋白溶液的浓度对丝素纳米颗粒性质的影响。采用重力沉降法和电场下的自组装法对丝素纳米颗粒进行自组装研究。
　　 实验结果表明:LiBr-H2O与CaCl2-CH3CH2OH-H2O溶解体系在60℃下溶解丝素1h时，丝素降解程度低，丝素蛋白分子量高且分布较广;在90℃溶解6h时，因丝素肽链断裂较严重，丝素蛋白分子量相对较低。而且LiBr-H2O溶解体系的溶解能力优于CaCl2-CH3CH2OH-H2O溶解体系。不同的溶解方法对丝素蛋白二级结构影响不大，丝素蛋白主要以无规卷曲为主。
　　 采用LiBr-H2O溶液在90℃溶解丝素6h得到的丝素蛋白溶液制备的丝素纳米颗粒的形貌较好。当磷酸钾溶液的离子强度大于0.6M、pH值大于6时，才能形成球形规整、分散性及稳定性好的颗粒，随着磷酸钾溶液的离子强度和pH值的增加，盐析效率提高。丝素蛋白溶液的溶度在0.25mg/mL～20mg/mL之间变化时，丝素颗粒的平均粒径为544 nm～3.36μm，单分散性在0.072～0.273之间。丝素蛋白溶液的浓度较低时，颗粒粒径小且分布较窄，但粘连严重，分散性较差，随着丝素蛋白溶液的浓度的提高，颗粒分散性改善，但粒径增加，分布变宽。研究表明丝素蛋白溶液的浓度在2mg/mL～10mg/mL时，丝素纳米颗粒有较规整的球形，表面光滑，无明显的聚集且单分散性较好。由红外光谱可知，盐析使丝素蛋白的结构由无规卷曲转变为β-折叠构象。初次尝试丝素纳米颗粒的自组装研究，由于丝素纳米颗粒本身的缺陷，未能形成大面积有序的胶体晶体结构，需进一步研究改善。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 丝素蛋白的研究现状

1．1．1 蚕丝结构及化学组成

1．1．2 丝素蛋白的构象及聚集态结构

1．1．3 丝素纳米颗粒的研究现状

1．2 胶体晶体自组装

1．2．1 胶体晶体简介

1．2．2 自组装的原理与方法

1．3 本课题研究的意义及内容

第二章 实验材料与仪器

2．1 实验材料与试剂

2．2 实验仪器

2．3 表征仪器原理及方法

2．3．1 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)

2．3．2 扫描电子显微镜(SEM)

2．3．3 紫外分光光度计(UV-vis)

2．3．4 粒度及Zeta电位仪

第三章 丝素蛋白溶液的制备

3．1 丝素蛋白溶液的制备与表征

3．1．1 蚕茧的脱胶

3．1．2 不同方法溶解丝素

3．1．3 丝素溶液的透析

3．1．4 丝素蛋白浓度的测定

3．1．5 丝素蛋白分子量的测定

3．2 结果与讨论

3．2．1 不同溶解方法溶解能力的比较

3．2．2 不同溶解方法对丝素蛋白分子量的影响

3．2．3 不同溶解方法对丝素蛋白二级结构的影响

3．3 本章小结

第四章 丝素纳米颗粒的制备

4．1 盐析法制备丝素纳米颗粒

4．1．1 盐析法的原理

4．1．2 实验过程

4．2 结果与讨论

4．2．1 丝素纳米颗粒的形貌

4．2．2 丝素纳米颗粒的盐析率

4．2．3 丝素纳米颗粒的粒径

4．2．4 丝素纳米颗粒的zeta电位

4．2．5 丝素纳米颗粒的二级结构

4．3 本章小结

第五章 丝素纳米颗粒的自组装

5．1 丝素纳米颗粒自组装方法

5．1．1 重力沉降自组装

5．1．2 电场下的自组装

5．2 结果与讨论

5．2．1 丝素纳米颗粒重力沉降自组装的形貌

5．2．2 丝素纳米颗粒电场下自组装的形貌

5．3 本章小结

第六章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表的文章

致谢