一种含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球及其制备方法

摘要

本发明提供一种三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球的制备方法，包括以下步骤：将柞蚕丝作为原料，经脱胶后，置于溶剂中溶解完全，透析，分离，加入酶溶液酶解，加热，浓缩得到柞蚕丝素蛋白溶液；将柞蚕丝素蛋白溶液中加入发泡剂和交联剂，静置，搅拌，离心分离形成柞蚕丝素蛋白颗粒；将柞蚕丝素蛋白颗粒加入氯化钠溶液中，加热搅拌，离心分离沉淀，用乙醇洗涤，取出，烘干，再置于低温冷冻干燥处理，得到三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球。本发明的制备方法简单，制备的蚕丝纤维的孔隙率好，具有亲肤、透气透湿、吸附等性能。

说明书

技术领域

本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球及其制备方法。

背景技术

丝素蛋白一种来源于蚕丝纤维的动物蛋白，无论是桑蚕丝还是柞蚕丝，丝素蛋白都主要由甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸等18种氨基酸组织组成，丝素蛋白具有良好的降解性、生物相容性和成型性等，丝素蛋白在织物整理方面有不少应用。

丝素蛋白织物整理多是将丝素蛋白溶液与其他功能剂混合作为整理剂，采用浸渍、涂覆或者喷涂的方法对织物进行整理，该整理方法中的丝素蛋白多以膜状覆盖于织物的表面，不利于织物的手感和透气透湿性能。丝素蛋白颗粒是丝素蛋白的形态的一种，丝素蛋白颗粒的制备方法有乳化溶剂挥发法、相分离法、高压静电法和喷雾干燥法等，但目前制备的蚕丝颗粒都为实心颗粒，多孔颗粒与实心颗粒相比，其透气透湿、吸附性能和功能性更佳，但是目前针对蚕丝蛋白多孔颗粒方面的研究并不多。

中国专利CN 104436284A公开的一种装载胰岛素/丝素微球的丝素多孔材料及其制备方法，将丝素溶液中加入甘油作为外层溶液，将胰岛素溶于盐酸中形成芯层溶液，将两种溶液作为原料，经同轴静电纺丝工艺再液氮中得到微球，经冷冻干燥和平衡处理得到不溶于水的载胰岛素的丝素微球，将交联的丝素溶液表面铺设载胰岛素的丝素微球，冷冻处理后，再辐射交联的丝素溶液，再经冷冻干燥处理得到装载胰岛素/丝素微球的丝素多孔材料。中国专利CN102331270B公开的丝素蛋白/羟基磷灰石/胶原蛋白复合多孔支架的制备方法，将丝素蛋白水溶液与胶原蛋白水溶液混合后，加入氯化钠和羟基磷灰石的混合物，室温静置成粘结块，用乙醇浸泡和超纯水洗净后得到产品。中国专利CN105413728A公开的一种与碳氮复合的二氧化钛中空微球及其制备方法，将蚕丝脱胶后的丝胶溶液浓缩，加入酒精使丝胶沉淀，经冷冻干燥形成丝胶蛋白粉末，将丝胶蛋白粉末溶解形成丝胶蛋白溶液，然后加入镁离子，分离沉淀得到蚕丝丝胶蛋白微球，经乙醇洗涤分散后滴加钛酸四丁酯乙醇溶液，反应后离心分离得到沉淀，经高温烧结后得到与碳氮复合的二氧化钛中空微球。由上述现有技术可知，目前基于蚕丝蛋白制备的微球很多，基于蚕丝蛋白的多孔支架也很多，但是基于蚕丝蛋白的多孔微球的研究并不多。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球及其制备方法，将柞蚕丝素酶解后，通过交联剂作用，将发泡剂包覆其中形成柞蚕丝素蛋白颗粒，再经氯化钠加热处理，使发泡剂形成气泡，使柞蚕丝素颗粒中形成的微小气泡逸出，形成含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球，所述含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球中包括柞蚕丝素蛋白，所述柞蚕丝素蛋白的形态为含三维孔洞结构的球状，所述柞蚕丝素蛋白经酶预处理。

作为上述技术方案的优选，所述柞蚕丝素蛋白经交联、发泡和冷冻干燥处理。

本发明还提供一种含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球的制备方法，包括以下步骤：

(1)将柞蚕丝作为原料，经脱胶后，置于溶剂中溶解完全，透析，分离，加入酶溶液酶解，加热，浓缩得到柞蚕丝素蛋白溶液；

(2)将步骤(1)制备的柞蚕丝素蛋白溶液中加入发泡剂和交联剂，静置，搅拌，离心分离形成柞蚕丝素蛋白颗粒；

(3)将步骤(2)制备的柞蚕丝素蛋白颗粒加入氯化钠溶液中，加热搅拌，离心分离沉淀，用乙醇洗涤，取出，烘干，再置于低温冷冻干燥处理，得到含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，酶溶液为弹性蛋白酶溶液，所述酶溶液的质量分数为0.5-2％。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，酶解的温度为10-15℃，酶解的时间为30-60min。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，柞蚕丝素蛋白溶液中柞蚕丝素蛋白的分子量为15-30kDa。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，发泡剂为偶氮二异丁腈，交联剂为戊二醛和柠檬酸。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，静置的温度为20-25℃，静置的时间2-5min，搅拌的时间为60-90min。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，加热搅拌的温度为95-98℃，搅拌速度为200-500rpm，时间为20-30min。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，低温冷冻干燥处理的温度为-4--10℃，时间为1-2h。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明制备的含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球的原料为柞蚕丝素，柞蚕丝素本身就含有微孔结构，经弹力酶酶解形成丝素小分子结构，然后再利用交联剂使丝素小分子交联重组，将发泡剂包覆其中，形成丝素微球，发泡剂为偶氮二异丁腈，与交联剂中的柠檬酸能发生少量反应，生成微小气泡，使丝素微球内部结构疏松，再通过戊二醛和柠檬酸对丝素小分子的交联，形成稳定的丝素微球，丝素微球再经氯化钠加热处理，使丝素微球中的偶氮二异丁腈充分反应，生成气泡，气泡逸出，在丝素微球中形成三维孔洞结构，再经冷冻干燥处理将丝素微球中的少量水分取出，增大丝素微球中的孔隙率。

(2)本发明制备的含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球中的主要原料为柞蚕丝素，还具有孔洞结构，因此制备的柞蚕丝素蛋白微球具有很好的亲肤和透气透湿性能，还能吸附功能性物质，有利于织物的后整理工艺，而且不影响织物本身的服用性能。

具体实施方式

下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

(1)将柞蚕丝作为原料，经脱胶后，以料液比为1g:10ml，在60℃下置于溴化锂溶剂中溶解完全，透析，分离，加入质量分数为0.5％的弹性蛋白酶溶液，在10℃下酶解30min，在80℃下加热灭活，浓缩得到柞蚕丝素蛋白溶液，其中柞蚕丝素蛋白的分子量为15-30kDa。

(2)按质量份剂，将含1份的柞蚕丝素蛋白的水溶液中加入0.5份偶氮二异丁腈发泡剂和1份的戊二醛和柠檬酸交联剂，在20℃下静置2min，搅拌60min，离心分离形成柞蚕丝素蛋白颗粒。

(3)按质量份剂，将1份的柞蚕丝素蛋白颗粒加入含6份氯化钠的水溶液中，在95℃的温度下和200rpm的速度下加热搅拌20min，离心分离沉淀，用乙醇洗涤，取出，60℃下烘干，再置于-4℃下低温冷冻干燥处理1h，得到含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球。

实施例2：

(1)将柞蚕丝作为原料，经脱胶后，以料液比为1g:10ml，在60℃下置于溴化锂溶剂中溶解完全，透析，分离，加入质量分数为2％的弹性蛋白酶溶液，在15℃下酶解60min，在80℃下加热灭活，浓缩得到柞蚕丝素蛋白溶液，其中柞蚕丝素蛋白的分子量为15-30kDa。

(2)按质量份剂，将含1份的柞蚕丝素蛋白的水溶液中加入0.8份偶氮二异丁腈发泡剂和2份的戊二醛和柠檬酸交联剂，在25℃下静置5min，搅拌90min，离心分离形成柞蚕丝素蛋白颗粒。

(3)按质量份剂，将1份的柞蚕丝素蛋白颗粒加入含10份氯化钠的水溶液中，在98℃的温度下和500rpm的速度下加热搅拌30min，离心分离沉淀，用乙醇洗涤，取出，60℃下烘干，再置于-10℃下低温冷冻干燥处理2h，得到含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球。

实施例3：

(1)将柞蚕丝作为原料，经脱胶后，以料液比为1g:10ml，在60℃下置于溴化锂溶剂中溶解完全，透析，分离，加入质量分数为1％的弹性蛋白酶溶液，在12℃下酶解45min，在80℃下加热灭活，浓缩得到柞蚕丝素蛋白溶液，其中柞蚕丝素蛋白的分子量为15-30kDa。

(2)按质量份剂，将含1份的柞蚕丝素蛋白的水溶液中加入0.6份偶氮二异丁腈发泡剂和1.5份的戊二醛和柠檬酸交联剂，在23℃下静置3min，搅拌70min，离心分离形成柞蚕丝素蛋白颗粒。

(3)按质量份剂，将1份的柞蚕丝素蛋白颗粒加入含8份氯化钠的水溶液中，在97℃的温度下和400rpm的速度下加热搅拌25min，离心分离沉淀，用乙醇洗涤，取出，60℃下烘干，再置于-6℃下低温冷冻干燥处理1.5h，得到含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球。

实施例4：

(1)将柞蚕丝作为原料，经脱胶后，以料液比为1g:10ml，在60℃下置于溴化锂溶剂中溶解完全，透析，分离，加入质量分数为1.5％的弹性蛋白酶溶液，在15℃下酶解30min，在80℃下加热灭活，浓缩得到柞蚕丝素蛋白溶液，其中柞蚕丝素蛋白的分子量为15-30kDa。

(2)按质量份剂，将含1份的柞蚕丝素蛋白的水溶液中加入0.7份偶氮二异丁腈发泡剂和2份的戊二醛和柠檬酸交联剂，在20℃下静置4min，搅拌70min，离心分离形成柞蚕丝素蛋白颗粒。

(3)按质量份剂，将1份的柞蚕丝素蛋白颗粒加入含8份氯化钠的水溶液中，在95℃的温度下和350rpm的速度下加热搅拌30min，离心分离沉淀，用乙醇洗涤，取出，60℃下烘干，再置于-8℃下低温冷冻干燥处理2h，得到含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球。

实施例5：

(1)将柞蚕丝作为原料，经脱胶后，以料液比为1g:10ml，在60℃下置于溴化锂溶剂中溶解完全，透析，分离，加入质量分数为0.8％的弹性蛋白酶溶液，在12℃下酶解50min，在80℃下加热灭活，浓缩得到柞蚕丝素蛋白溶液，其中柞蚕丝素蛋白的分子量为15-30kDa。

(2)按质量份剂，将含1份的柞蚕丝素蛋白的水溶液中加入0.7份偶氮二异丁腈发泡剂和2份的戊二醛和柠檬酸交联剂，在20℃下静置5min，搅拌60min，离心分离形成柞蚕丝素蛋白颗粒。

(3)按质量份剂，将1份的柞蚕丝素蛋白颗粒加入含8份氯化钠的水溶液中，在98℃的温度下和200rpm的速度下加热搅拌30min，离心分离沉淀，用乙醇洗涤，取出，60℃下烘干，再置于-8℃下低温冷冻干燥处理1.5h，得到含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球。

实施例6：

(1)将柞蚕丝作为原料，经脱胶后，以料液比为1g:10ml，在60℃下置于溴化锂溶剂中溶解完全，透析，分离，加入质量分数为1.5％的弹性蛋白酶溶液，在15℃下酶解60min，在80℃下加热灭活，浓缩得到柞蚕丝素蛋白溶液，其中柞蚕丝素蛋白的分子量为15-30kDa。

(2)按质量份剂，将含1份的柞蚕丝素蛋白的水溶液中加入0.5份偶氮二异丁腈发泡剂和2份的戊二醛和柠檬酸交联剂，在25℃下静置2min，搅拌90min，离心分离形成柞蚕丝素蛋白颗粒。

(3)按质量份剂，将1份的柞蚕丝素蛋白颗粒加入含10份氯化钠的水溶液中，在95℃的温度下和400rpm的速度下加热搅拌20min，离心分离沉淀，用乙醇洗涤，取出，60℃下烘干，再置于-7℃下低温冷冻干燥处理2h，得到含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球。

实施例7：

(1)将柞蚕丝作为原料，经脱胶后，以料液比为1g:10ml，在60℃下置于溴化锂溶剂中溶解完全，透析，分离，加入质量分数为1％的弹性蛋白酶溶液，在10℃下酶解30min，在80℃下加热灭活，浓缩得到柞蚕丝素蛋白溶液，其中柞蚕丝素蛋白的分子量为15-30kDa。

(2)按质量份剂，将含1份的柞蚕丝素蛋白的水溶液中加入0.6份偶氮二异丁腈发泡剂和1份的戊二醛和柠檬酸交联剂，在25℃下静置4min，搅拌80min，离心分离形成柞蚕丝素蛋白颗粒。

(3)按质量份剂，将1份的柞蚕丝素蛋白颗粒加入含10份氯化钠的水溶液中，在98℃的温度下和500rpm的速度下加热搅拌25min，离心分离沉淀，用乙醇洗涤，取出，60℃下烘干，再置于-8℃下低温冷冻干燥处理1.5h，得到含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球。

实施例8：

(1)将柞蚕丝作为原料，经脱胶后，以料液比为1g:10ml，在60℃下置于溴化锂溶剂中溶解完全，透析，分离，加入质量分数为2％的弹性蛋白酶溶液，在10℃下酶解60min，在80℃下加热灭活，浓缩得到柞蚕丝素蛋白溶液，其中柞蚕丝素蛋白的分子量为15-30kDa。

(2)按质量份剂，将含1份的柞蚕丝素蛋白的水溶液中加入0.8份偶氮二异丁腈发泡剂和2份的戊二醛和柠檬酸交联剂，在20℃下静置5min，搅拌60min，离心分离形成柞蚕丝素蛋白颗粒。

(3)按质量份剂，将1份的柞蚕丝素蛋白颗粒加入含10份氯化钠的水溶液中，在95℃的温度下和250rpm的速度下加热搅拌25min，离心分离沉淀，用乙醇洗涤，取出，60℃下烘干，再置于-7℃下低温冷冻干燥处理1h，得到含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球。

经检测，实施例1-8制备的含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球的孔隙情况、吸附情况和亲肤情况的结果如下所示：

由上表可见，本发明制备的含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球的孔隙率好，吸附性能良好，对皮肤无刺激，还具有良好的透气性能。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。