羊毛角蛋白/聚乙烯醇(PVA)复合膜的制备与性能研究

摘要

羊毛角蛋白作为一种天然的蛋白质，具有良好的生物相容性和生物活性，以及良好的亲水性能，是一种良好的医用材料。然而纯羊毛角蛋白膜在干燥条件下具有脆、硬、易折裂的特点，限制了其在医学领域的应用。以聚乙烯醇作为改性材料对羊毛角蛋白进行改性，利用其黏着力和成膜性较好的特点，将其与角蛋白共混起到骨架连接的作用，制备成复合膜材料应用于医用敷料和组织工程等领域。本课题以还原法提取羊毛角蛋白，将其与聚乙烯醇共混，制备了羊毛角蛋白/PVA共混膜，戊二醛交联羊毛角蛋白/PVA共混膜和羊毛角蛋白/PVA纳米纤维膜，分别研究了微观结构、力学性能、药物缓释等特性，具体内容包括: (1)利用浇铸法，将羊毛角蛋白和PVA以不同比例共混，制备羊毛角蛋白/PVA共混膜，通过扫描电镜、紫外分光光度计、红外光谱仪等对共混膜的性能进行分析表征。结果表明，还原法提取的羊毛角蛋白中部分α-螺旋结构被破坏，转化为β-折叠和无规则卷曲结构，共混膜中角蛋白和PVA属于物理共混状态。当羊毛角蛋白/PVA质量比为1∶9时，角蛋白/PVA共混膜抗拉强度达到38.56MPa的峰值，溶胀率升至82％，且随着角蛋白含量的提高，羊毛角蛋白/PVA载药共混膜的药物缓释能力增强，释放时间持续48小时以上。 (2)以浓度为2.5％的戊二醛为交联剂，采用浇铸法制备了不同比例的戊二醛交联羊毛角蛋白/PVA共混膜，测试发现，戊二醛与角蛋白分子和PVA分子均产生交联反应，分子间存在强烈的相互作用，改变了共混膜中分子的结晶状态;共混膜的力学性能比交联前得到改善，拉伸强度提高到41.27MPa，溶胀率降低。共混膜的药物释放率最高仅为59.8％，比交联前大大降低，说明戊二醛的加入使得药物释放受到了更大的抑制，缓释效果较交联前得到大幅增强。 (3)通过静电纺丝法制备了不同比例的羊毛角蛋白/PVA纳米纤维膜，测试发现，随着角蛋白含量的提高，纺丝液粘度逐渐下降;当羊毛角蛋白/PVA中质量比为3∶7时，纤维平均直径为342nm，纤维分布均匀，形成致密三维网络结构，此时纤维膜断裂强度最大，为2.27MPa;水接触角为25°，亲水性能良好。药物缓释性能测试得出，羊毛角蛋白/PVA纳米纤维膜具有药物缓释作用，其含量越高，药物缓释能力越高，且释放时间持续48小时以上。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1羊毛角蛋白的概述

1．2角蛋白的提取工艺

1．3角蛋白膜的制备工艺

1．3．1角蛋白的成膜方法

1．3．2角蛋白膜的改性方法

1．4角蛋白在医用领域的应用

1．4．1角蛋白在医用敷料上的应用

1．4．2角蛋白在药物释放领域的应用

1．4．3角蛋白在组织工程领域的应用

1．5课题研究的目的、意义和主要内容

1．6论文章节安排

第二章羊毛角蛋白／PVA共混膜的制备及性能研究

2．1实验

2．1．1材料与仪器

2．1．2还原法提取羊毛角蛋白

2．1．3还原法提取羊毛角蛋白的反应原理

2．1．4羊毛角蛋白／PVA共混膜的制备

2．1．5羊毛角蛋白／PVA载药共混膜的制备

2．1．6 PBS缓冲溶液的配制

2．2测试与表征

2．2．1外观形貌表征

2．2．4力学性能测试

2．2．5溶胀率测试

2．2．6药物缓释性能测试

2．3结果与讨论

2．3．1羊毛角蛋白与PVA质量比对共混膜外观形貌的影响

2．3．2傅里叶红外光谱(FTIR)分析

2．3．3 X射线衍射(XRD)分析

2．3．4羊毛角蛋白与PVA质量比对共混膜力学性能的影响

2．3．5羊毛角蛋白与PVA质量比对共混膜溶胀率的影响

2．3．6药物缓释性能分析

2．4本章小结

第三章戊二醛交联羊毛角蛋白／PVA共混膜的制备及性能研究

3．1实验

3．1．1材料与仪器

3．1．2戊二醛交联羊毛角蛋白／PVA共混膜的制备

3．1．3戊二醛交联羊毛角蛋白／PVA载药共混膜的制备

3．1．4 PBS缓冲溶液的配制

3．2测试与表征

3．2．1扫描电子显微镜(SEM)表征

3．2．2傅里叶红外光谱(FTIR)测试

3．2．3 X射线衍射(XRD)测试

3．2．4力学性能测试

3．2．5溶胀率测试

3．2．6药物缓释性能测试

3．3结果与讨论

3．3．1戊二醛交联羊毛角蛋白／PVA共混膜的外观形貌分析

3．3．2戊二醛交联羊毛角蛋白／PVA共混膜的红外光谱(FTIR)分析

3．3．3戊二醛交联羊毛角蛋白／PVA共混膜的x射线衍射(XRD)分析

3．3．4戊二醛交联对共混膜力学性能的影响

3．3．5戊二醛交联对共混膜溶胀率的影响

3．3．6戊二醛交联对载药共混膜药物缓释性能的影响

3．4本章小结

第四章羊毛角蛋白／PVA纳米纤维膜的制备及性能研究

4．1实验

4．1．1材料与仪器

4．1．2静电纺丝法制备羊毛角蛋白／PVA纳米纤维膜

4．1．3羊毛角蛋白／PVA载药纳米纤维膜的制备

4．1．4 PBS缓冲溶液的配制

4．2测试与表征

4．2．1羊毛角蛋白／PVA纺丝液的粘度测试

4．2．2外观形貌表征

4．2．3傅里叶红外光谱(FTIR)测试

4．2．4 X射线衍射(XRD)测试

4．2．5力学性能测试

4．2．6水接触角测试

4．2．7药物缓释性能测试

4．3结果与讨论

4．3．1羊毛角蛋白与PVA质量比对纺丝液粘度的影响

4．3．2羊毛角蛋白与PVA质量比对纳米纤维膜外观形貌的影响

4．3．3红外光谱(FTIR)分析

4．3．4 X射线衍射(XRD)分析

4．3．5羊毛角蛋白与PVA质量比对纳米纤维膜力学性能的影响

4．3．6水接触角分析

4．3．7羊毛角蛋白／PVA载药纳米纤维膜的药物缓释性能分析

4．4本章小结

第五章结论与展望

5．1结论

5．2展望

参考文献

发表论文

致谢