高分子材料论文(丝素蛋白).doc

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1、丝素蛋白的相关性质与用途丝素蛋白，是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，由蚕茧缥丝脱胶而得到，来源丰富,是一种无生理活性的天然结构性蛋白。而蚕丝是由70%-30%的丝胶蛋白和70%-80%的丝素蛋白以及极少量的色素、碳水化合物等构成的。其中，丝胶蛋白是一种高分子量的球蛋白，其分子结构的支链上亲水基含量较高，链排列不紧密，故易溶于水、稀酸和稀碱，并能被蛋白酸等水解，还具有与明胶类似的凝胶、粘着等特性。丝素蛋白由分子量为5万左右的小肽链和分子量为30万左右的大肽链组成。其蛋白质的氨基酸组成以甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸为主，与人体的皮肤和头发的角航极为接近，这成为一些研究中，将丝素用于人造皮肤制造的原因

2、之一。丝素蛋白的结晶部分为较为紧密的B折叠结构，在水中仅发生膨胀而不能溶解，亦不溶于乙醇等有机溶剂，但可在一些特殊的中性盐溶液中发生无限膨胀形成粘稠的液体，透析除盐即可得到丝素的纯溶液。然后通过喷丝、喷雾或延展、干燥等处理，可得到再生丝、凝胶、薄膜或微孔材料等产品。对丝素蛋白的研究发现，与明胶、清蛋白等普通蛋白相比，其固化结晶方式具有多样化的特点：既可沿用一般天然蛋白的传统固化工艺，采用戊二醛做交联剂；也可以通过一些独特的处理方式来达到目的，如冷冻、热蒸、拉伸及低毒性有机溶剂浸泡等…。特别是采用冷冻干燥短时高温与乙醇浸泡的协同处理方式，可以很好地保持天然蛋白的高度生物亲和性，并适应药物载体应

3、用中，一些对高温或某种固化剂敏感的负载药物的特殊要求，在应用方面体现岀更大的灵活性。在丝素蛋白的特性研究中，其良好的成膜性是最受人们关注的热点之一。与传统应用较多的天然高分子材料——壳聚糖与胶原等相比，丝素蛋白膜成膜方便性更好，还可以保持高达98%以上的透明性，在高湿状态下的柔韧性与形态保持性能也较为突岀，有利于制造一些在临床或实验中要求透明性，以便观测提取生物信息或体内高湿环境使用的生物医学产品。另外，在成膜条件适当的情况下，丝素膜可以表现岀优良的透氧透气性能，如Imm厚的丝素膜，其透氧率每平方米可高达33mL/h,不亚于甚至超过目前一般认为在这方面性能卓越的合成材料，如聚丄•亮氨酸膜或聚

4、径乙基丙烯酸膜。但单纯的丝素蛋白膜也存在一些缺陷。因为纯丝素膜的稳定性和强度主要取决于膜中的B结构和分子间氢键，但纯丝素膜中这两者含量并不多，使丝膜的结晶区相对较少，使其在某些应用中受到限制。例如纯丝素膜在含水量极低时易于破碎，在低湿环境应用时强度不够;结晶区偏少也会导致丝素膜在溶液中的溶失率较高。对此，目前除了筛选合适的固化工艺来提高膜的结晶区比例外，研究中的一个新热点是希望通过复合材料性能互补的原理，来多方位的改善丝素膜的物理性能。目前用来与丝素构建复合材料的主要有：海藻酸钠、壳聚糖、聚谷氨酸钠、间规聚乙烯醇等。其中，海藻酸钠分子量为5万・20万，按适当比例与丝素复合后，在红外光谱中可见

5、膜中的结构吸收峰增高，有效地增加了丝素膜的总结晶度。而且海藻酸钠具有优良的吸水性，与丝素复合后，使复合膜在断裂强度、热稳定性与吸湿性方面均比纯丝素膜得到了比较显著的改善。在固定化酹及免疫测定方面的应用研究已较为深入，取得了不少有应用价值的成果。如日本利用丝素固化特定的单克隆抗体，开发成功癌症自动诊断仪，其敏感度达到7min内能测定Ipg/L肿瘤标识体AFP浓度，受到广泛注目。基于丝素能将酶固定，又具有良好的基质透过性，能使酶保持足够的自由度的原理，将治疗苯丙酮尿症的药物苯丙氨酸酸负载在丝素上，可以在酸解效应与游离态酶相当的情况下，防止该酶与肠内的胰蛋白酶等作用失活，从而延长其在体内的半衰期3

6、・4倍，起到比直接口服更好的治疗效果。同样根据此原理，日本研制出葡萄糖氧化酶丝素固定，作为测定葡萄糖浓度的生物传感器的响应部件，获得了非常令人满意的测定结果，测定稳定性亦较好。特殊的多孔性网状膜结构使丝素膜本身具有优良的吸附及缓释功能，若经过丙烯酰接枝反应后其最大吸水率可达300倍左右，能大大提高凝胶态的水及乳化油的稳定性，从而抑制挥发性成分的蒸发，延缓经过皮肤吸收的药物释放速度，成为很好的药物缓释剂。另外，目前一些比较昂贵或全身性副作用比较大的药物如抗癌药物直接口服则效果低、成本高，因此将药物负载在一些天然蛋白质如明胶、血清蛋白中，并添加磁粉制成磁微粒，然后通过磁控制从血液输送到靶位，可以

7、显著地提高靶位药物浓度，降低全身副作用，是一种极有应用价值的药物治疗方式。但明胶、血清蛋白往往有较明显的抗原或在固定化时需要高温，而这类药物中有许多在高温下都易降解，容易影响负载率。丝素抗原性不明显，还可以选择一些非高温方式固化。因此，很有可能成为制造这种靶向药物载体的一种新材料。总的来讲，目前利用丝素负载药物或酸时，一般采用2种方式：简单包埋法与共价交联法。前者主要是被负载物与丝素溶液简单混合后固化成产品，