Ⅰ 絲蛋白的濃度為15%,取5ml,其絲蛋白質量是多少
絲蛋白的濃度為15%,就是說在100ml的溶液中,有15克絲蛋白。
取其中的5ml,就是100ml的5%。用15乘以5,再除以100就行了。
15×5/100=0.75
5ml中的絲蛋白質量是0.75克。
Ⅱ 1.最堅韌的纖維狀蛋白是什麼 2.第一個被析出的晶體結構的蛋白質是 3.目前測定蛋白質分子量最精確的方法
1. 個人認為蜘蛛絲蛋白
2. 應該是肌紅蛋白 (X射線探知抹香鯨肌紅蛋白的三維晶體結構). 而很多網友說的牛胰島素蛋白結晶是最早可以人工合成的蛋白....汗啊
3. 電噴霧離子化質譜技術 ESI-MS
還算是最精準的方法,不過現在一直在搞新的。。誰知道最先進的啊。。很多新方法還未發表
Ⅲ 蠶絲蛋白水解液怎樣制備越詳細越好,非常謝謝!
1 材料和方法
1.1 實驗材料
1.1.1 原輔材料
蠶絲、葛根、枳枸子、烏梅均購於徐州市場。蔗糖、中性蛋白酶(130000 u/g)、胰蛋白酶(4000 u/g)由實驗室提供,木瓜蛋白酶(650000 u/g)由廣西海發生物酶製品廠提供。
1.1.2 主要試劑
甲醛試劑、濃硫酸、濃鹽酸、氫氧化鈉、無水硫酸鈉、無水氯化鈣、氯水、鄰二甲酸氫鉀、甲基紅、硫酸銅、硼酸、牛肉膏、蛋白腖、瓊脂、食鹽、731及723陰陽離子交換樹脂和混合提示劑:1體積的亞甲基藍和 2體積的甲基紅指示劑的混合物。
1.1.3 主要設備
電熱恆溫乾燥箱、電熱恆溫培養箱、多功能粉碎機、低速大量離心機、架盤天平、磁力攪拌器、精密pH計、電子天平、數顯恆溫水浴鍋、手提式壓力蒸汽滅菌鍋、電磁爐。
1.2 實驗方法
1.2.1 工藝流程
(1)採用酸解液調配飲料的工藝流程
蠶絲脫膠→酸解→陽離子交換樹脂脫酸→絲素氨基酸
中草葯→清洗→浸提→粗濾→離心 調配→
香精、VC、蔗糖等
灌裝→封口→殺菌→冷卻→感官鑒評及衛生檢測→成品
(2)採用酶解液調配飲料的工藝流程
蠶絲脫膠→CaCl2溶解絲素→酶解→滅酶→去CaCl2→絲素氨基酸
中草葯→清洗→浸提→粗濾→離心→調配→灌裝
香精、VC、蔗糖等
→封口→殺菌→冷卻→感官鑒評及衛生檢測→成品
1.2.2 蠶絲脫膠的方法
將洗凈烘乾後的蠶絲在Na2CO3溶液(0.4%,0.5%,0.6%)煮沸處理(20min,30min,40min),確定最佳脫膠條件。
1.2.3 絲素酸解的方法
將脫膠後的絲素烘乾做單因素實驗。先選酸度為3M,固液比1∶50,111℃下酸解15h,測定每小時的氨基酸含量,可得到酸解時間的適宜范圍;再選定固液比1∶50,酸解時間在以上確定范圍內,110℃下採取1.0M、1.5M、2.0M、2.5M、3.0M、3.5M、4.0M、4.5M、5.0M等不同濃度酸解,可選出適宜的酸濃度范圍;最後選定酸濃度與時間在適宜范圍內,通過選定不同固液比1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70、1∶80,確定最適宜固液比范圍。將得到的酸濃度、固液比、酸解時間分別在適范圍內選3個水平做3因素3水平的正交實驗,由此來找出最佳酸解條件。
1.2.4 絲素在CaCl2中的溶解
配製不同濃度(30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、)的CaCl2溶液,測定絲素在其中的溶解效果,找出溶解絲素的CaCl2最佳濃度。
1.2.5 酶解工藝的研究方法 (1)最佳水解酶選擇。使蠶絲蛋白液在3種蛋白酶的最適加酶量、酶解溫度、酶解pH值及相同酶解時間下進行酶解,比較3種酶的酶解效果,根據氨基酸得率選出水解效果最好的酶。(2)酶解條件確定。根據以上實驗所確定的最佳絲素蛋白酶,分別對底物濃度,pH值、溫度確定3個水平做正交實驗,以此來確定酶解最佳條件。底物濃度分別為4%、5%、6%,pH值分別為5.0,5.5、6.0,酶解溫度分別為50℃、55℃、60℃。
1.2.6 酸解液脫酸
採用732型強酸型陽離子交換樹脂對酸解液進行脫酸,待流出液使茚三酮呈紫色反應時,停止上柱,用去離子水洗滌離子交換柱,至流出液近中性,再用0.5M氨水洗脫氨基酸,至不使茚三酮顯紫色為止。
1.2.7 中草葯汁的提取
將洗凈的中草葯與純凈水按1∶10的比例在90℃水浴鍋中浸提1h,得到慮液,再在殘渣中加入8倍量的純凈水於90℃水浴中浸提0.5h,把濾液與殘渣液合並後經低速大容量離心機離心後備用。
1.2.8 飲料的調配
設計1個3因素3水平的正交試驗來選擇飲料的配方。為了對飲料進行評分,需按製品的色澤、香氣、滋味和組織狀態確定一個評分標准。
1.2.9 飲料殺菌及衛生檢測
飲料殺菌:將成品分別在90℃下殺菌15min、20min、25min,然後置於37℃恆溫水浴培養箱中觀察其穩定性,選擇最佳殺菌時間。細菌總數的測定採用平板菌落計數法。
1.3 檢測項目及方法
蠶絲中粗蛋白的測定用微量凱氏定氮法。氨基氮含量的測定用甲醛電位法。
1.3.1 絲素酶解液脫酸效果的檢驗
採用732型強酸型陽離子交換樹脂,放入高40cm,Φ15的樹脂柱中,待流出液使茚三酮呈紫色,說明樹脂已飽和,氨基酸液流出,此時停止上柱,用去離子水洗滌離子交換柱,至流出液近中性,再用0.5M氨水洗脫氨基酸,至不使茚三酮呈色反應,說明氨基酸已脫盡。
1.3.2 陰陽離子交換樹脂去離子效果的檢測
將用CaCl2溶液溶解後的絲素蛋白液選經過柱高40cm,Φ15的陽離子交換樹脂柱去Ca2+,用NaOH溶液檢測流出液中有無Ca2+,當無白色沉澱出現時,再經過柱高40cm,Φ15的陰離子交換樹脂去除Cl-,用AgNO3檢測流出液中有無Cl-,當無白色沉澱出現時停止上柱。
2 結果與討論
2.1 蠶絲脫膠條件的確定
蠶絲中次要成分主要分布在絲膠蛋白中,為保證絲素氨基酸的質量,必須進行脫膠。絲素不溶於水,而絲膠是水溶性的。盡管絲膠有親水性,但要在水介質中將它與絲素分離開來需很長時間,且要高溫處理,為此採用Na2CO3作分離介質。其中絲膠蛋白脫去率(%)=絲膠液中蛋白質含量(g)×100%絲膠蛋白總量(g)。試驗結果如表1。
表1 Na2CO3解脫絲素蛋白正交實驗設計方案及結果
處理 時間(min) 濃度(%) 絲膠脫去率(%)
1 1(20) 1(0.4) 48.5
2 1 2(0.5) 35.7
3 1 3(0.6) 59.8
4 2(30) 1 60.3
5 2 2 100
6 2 3 100
7 3(40) 1 73.9
8 3 2 100
9 3 3 100
由表1可以看出,在0.5%NaCO3溶液中中煮沸30min脫膠效好最好。在煮沸時為防止水分蒸分,影響NaCO3濃度,需在容器上加蓋子。蠶絲脫膠後即為絲素蛋白,絲膠蛋白存在於水介質中。
2.2 酸解單因子實驗
用1g絲素在3M H2SO4,固液比1∶60,110℃下水解。從實驗中發現絲素在H2SO4中3h才能完全溶解。測定4~15h的水解情況可知,氨基酸在8~10h含量較高,10h後變化很小,甚至開始減小。
用絲素在固液比1∶60,110℃下酸解8h,比較不同H2SO4濃度與氨基氮含量的關系,結果酸解濃度太低或太高都會影響氨基酸含量,控制在3M~4M較好。
用絲素在3M H2SO4,110℃下酸解8h,測固液比對酸解的影響,由於絲素至少1∶20的固液比才能浸泡,以此為最小固液比。結果固液比在1∶50~1∶70時水解效果最好。
2.3 酸解正交試驗
從酸解單因素實驗中得知影響酸解的因素主要是酸濃度、固液比、時間,由此選定各因素的3個水平,實驗結果如表2。
表2 酸解正交試驗結果與分析
所在列 A B C
因素 時間(h) 酸渡度(M) 固液化 氨基酸得率(%)
實驗1 1(8) 1(3) 1(1∶50) 69.1
實驗2 2(9) 2(3.5) 2(1∶60) 73.2
實驗3 3(10) 3(4) 3(1∶70) 71.9
實驗4 2 1 2 87.2
實驗5 2 2 3 89.1
實驗6 2 3 1 86.5
實驗7 3 1 3 78.4
實驗8 3 2 1 80.3
實驗9 3 3 2 79.6
均值1 71.400 78.233 78.633
均值2 87.600 80.867 80.000
均值3 79.433 79.333 79.800
極差 16.200 2.634 1.367
由表2得酸解得率最高組合為A2B2C3,但從表4中得理想組合為A2B2C2,所以再做A2B2C2對照,結果測得絲素氨基酸得率為89.8%,比A2B2C3稍好,所以確定酸解最佳條件為酸濃度為3.5M,固液比1∶60,110℃下酸解9h。
2.4 CaCl2溶解絲素結果
絲素在CaCl2溶液中的溶解特性較為特別,濃度低於35%或高55%時幾乎不溶解,如表3,以40%為最佳。
表3 CaCl2濃度與絲素溶解關系
1 2 3 4 5 6 7 8
CaCl2濃度 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65%
絲素溶解度 0 14.5% 100% 32.5% 15.5% 0 0 0
2.5 最佳水解酶確定
木瓜蛋白酶pH控制在6.0,溫度為50℃,E/S=10%,底物濃度即絲素蛋白濃度為4%,進行酶 解。實驗表明:前1h酶解速度增加很快,3h達到0.07mg/ml,以後增加緩慢。胰蛋白酶在pH8.0,溫度40℃,E/S=2%,絲素蛋白濃度為4%下進行酶解。7h達到最大值0.053mg/ml。中性蛋白酶在pH7.0,溫度50℃,E/S=2%,絲素蛋白濃度為4%下酶解,3h達到0.065mg/ml。由此可知,木瓜蛋白酶水解效果最好。
2.6 木瓜蛋白酶水解絲素蛋白正交實驗
做正交試驗確定木瓜蛋白酶水解絲素蛋白的最佳條件組合。木瓜蛋白酶最佳酶解條件為pH5.5,溫度55℃,底物濃度為5%,加酶量為10%。最終1.001g絲素蛋白可得0.184g氨基酸。從絲素的酸解、酶解比較得出,酸解明顯比酶解好。
2.7 飲料調配
飲料的製作應注意風味的調整,影響本飲品風味的主要因素為氨基酸濃度、中草葯濃度、糖濃度,因此設計1個3因素3水平的正交試驗來優選飲料的配方。如表4。
表4 飲料調配結果與分析
所在列 A B C
因素 氨基酸 中草葯 糖濃度(%) 實驗結果
濃度(%) 濃度(%)
實驗1 1(0.3) 1(2) 1(8) 7.8
實驗2 1 2(3) 2(9) 7.4
實驗3 1 3(4) 3(10) 7.2
實驗4 2(0.4) 1 2 9
實驗5 2 2 3 8.5
實驗6 2 3 1 8
實驗7 3(0.5) 1 3 7.6
實驗8 3 2 1 7
實驗9 3 3 2 7.5
均值1 7.467 8.133 7.600
均值2 8.500 7.633 7.967
均值3 7.367 7.567 7.767
極差 1.133 0.566 0.367
由表4可得飲品的最佳調配配方:氨基酸濃度為0.4%,中草葯汁濃度為2%,糖濃度為9%,再加少量水蜜桃香精及VC即得成品。
2.8 飲品的貯藏穩定性試驗
本試驗在裝罐前、後都進行殺菌,且對中草葯汁進行離心,故得到的飲品澄清透明。在裝罐後通過不同殺菌時間,觀察其穩定性。分別在90℃條件下殺菌15min、20min、25min,冷卻後置於37℃恆溫培養箱內觀察。9d後均無變化,仍是澄清透明的黃褐色溶液。
為了確定最佳殺菌時間,將保藏9d後的成品做細菌檢測實驗,結果是90℃殺菌25min細菌總數為56個/ml,滿足國標要求。
3 產品質量標准
3.1 感官指標
色澤:黃褐色,均勻一致。風味:酸甜可口,有輕微的絲素氨基酸和中草葯的苦澀味,無異味。組織形狀:汁液透明,無雜質,久置後也無沉澱出現。
3.2 理化指標
酸度:pH3.5~4.0,總菌數≤100個/ml,大腸菌數≤3個/ml,致病菌不得檢出。
4 結論
絲素酸解比酶解的氨基酸得率高,酸解得率達89.1%,而酶解只有18.1%。由於酸解比酶解操作簡便且水解液色澤、氣味均較好,所以在製作飲料時採用酸解液。確定的最佳脫膠條件為0.5%的Na2CO3煮沸處理30min,在此條件下絲膠全部脫除且絲素沒有損失。脫膠後絲素經洗滌烘乾處理後進行酸解,得到酸解最佳工藝條件為3.5MH2SO4,固液比1∶60,110℃下水解9h,氨基酸得率高達89.8%。將陽離子交換樹脂脫酸的氨基酸溶液與中草葯進行調配,得到飲料的最佳調配方案為絲素氨基酸濃度0.4%,中草葯濃度2%,糖濃度9%,VC濃度0.2%。由此製得澄清透澈、酸甜可口的黃褐色飲品。
Ⅳ 絲蛋白是什麼
是絲肽吧,據說含有多種氨基酸,是最接近人類皮膚的,所以親和力最強
可以修復真皮層,所以對祛皺有奇效
Ⅳ 相宜本草絲蛋白瑩潤精華霜如何辨別真假
你好 相宜對於部分產品設置了8-10位條形防偽碼,對於暫時還沒有進行防偽碼列印或在防偽碼查詢網址查不到的產品,只要通過正規渠道購買的肯定是正品,比如官方網站(http://shop.inoherb.com) 或淘寶授權網店(官方授權網店查詢網址:http://www.inoherb.com/about/storeNet.aspx)及家樂福、沃爾瑪、大潤發、歐尚、樂購、屈臣氏等全國大型連鎖超市,或可撥打公司服務熱線400-889-0208 (周一-周五 8:30-17:30)進行查詢,感謝您對相宜本草的支持!
Ⅵ 絲素蛋白的基本功效
蠶絲是天然的蛋白質纖維,其中含有70%左右的絲素,而絲素中蛋白質豐富,含有18種氨基酸.其中亮氨酸可加速細胞的新陳代謝,絲氨酸、蘇氨酸可延緩皮膚老化,色氨酸、酪氨酸能吸收紫外線,因此將絲素蛋白的各種優異功能轉移到與人類朝夕相處的服用纖維中,對人類皮膚進行呵護,使人類擁有健康的皮膚.符合新世紀人類的綠色消費觀念。
同時,在各種服用纖維中加入絲蛋白.可以改善纖維的各種性能,如可一定程度的提高吸濕性.增進染色性和抗靜電性,有利於穿著舒適性。
● 絲素蛋白在棉織物防皺整理中的應用隨著國內外綠色環保意識的不斷增強,無甲醛防皺整理已成為必然發展趨勢。已開發的無甲醛整理劑如環氧樹脂、雙羥乙基碸、多元羧酸以及水溶性聚氨酯等,在應用中取得了一定的成效.但都存在一定的缺點。要選用一種具有防皺性強,強力損傷小,不泛黃.低毒,價廉等綜合性能好的防皺整理劑還比較困難。
● 絲素蛋白在毛織物中的應用
把絲素塗層在羊毛纖維表面可形成雙組分纖維,產生一種既具有絲織物的手感又具有羊毛纖維天然特性的織物.被溶的蛋白質被塗層在用多官能團的樹脂預處理過的羊毛織物表面,再通過使用實驗室的軋染機在纖維表面形成絲蛋白的均勻塗層。所有處理後的織物樣品同未被處理的織物樣品相比,都有柔軟感和毛茸感.特別是毛/絲織物。
用濃度為0.5%的絲素絲膠水溶液對有一定染色牢度的實驗羊毛白布以1:20的加工浴比,在不同溫度下進行一個小時的處理.然後在40cC的流水中洗15分鍾,而後自然風干。染色性良好,在纖維鑒別染色上顯示出接近絲綢的色相,使用SEM觀察,羊毛鱗片表面和羊毛鱗片間有被絲膠和絲素附著的現象,摩擦系數變小,觸感有滑爽感、身骨感和厚實感。
將羊毛的機織織物先進行陰離子化預處理,然後浸漬在溶有陽離子樹脂的絲素水溶液中,該樹脂通過與羊毛的離子鍵結合使絲素微粒固定在羊毛纖維上。
經過修飾的羊毛纖維表面均勻而牢固的附著上了絲素微粒,使羊毛織物具有絲綢的質感和光澤,並且改善了耐用性:由於絲素附著均勻,織物無染色瑕疵;絲素牢固的吸附在纖維上,重復洗滌不會脫落.耐洗性良好。 蠶絲的美容功效,早在唐代孫思邈《千金要方》、宋代王懷隱《太平聖惠方》、明代李時珍《本草綱目》等醫籍中均有記載。由於蠶絲的天然親膚力十分明顯,所以在古代美容術中,早已被廣泛應用。受當時技術條件限制,古代是將蠶絲研成細末,調塗於面,令肌膚潤澤而白凈。
現代研究證實,蠶絲的養顏美膚功能,主要與蠶絲中所含的絲素蛋白有關。絲素蛋白含有18種氨基酸和多種微量元素,與人體皮膚有較強的親和力,很容易被人體肌膚吸收。現代生化技術和納米技術的誕生,進一步提高了肌膚對絲素蛋白及其他微量元素的吸收。
據資料顯示,韓國女明星容貌之所以如此白皙粉嫩,光滑透亮,緣於絲素蛋白顯著的美容功
能增加皮膚角質層的含水量,促進膠原蛋白合成,增強皮膚的張力和彈性,促進色素分解,均勻膚色。經常使用絲素蛋白美容護膚品,可以使皮膚白凈、滋潤、光澤、富有彈性,對灰黃、黯啞、干紋、鬆弛的問題皮膚能明顯改善。
蠶絲作為一種天然護膚品,由於其功效明顯,安全無副作用,因此在美容護膚領域中,擁有巨大的優勢與發展空間。 絲素是一種源於蠶絲的天然高分子蛋白質,其含量占蠶絲的70%~80%,含有18種氨基酸,其中的11種為人體必需氨基酸;另一方面,絲素蛋白對人體無毒害作用,安全可靠,具有良好的生物相容性,適於開發成功能性材料 [1] 。因此,隨著對其獨特氨基酸組成及結晶結構等理化特性研究的深入,國內外對絲素的應用正從傳統的紡織領域積極向多領域探索,絲素蛋白在生物醫學材料領域的應用也日趨廣泛和深入。
1 絲素蛋白在固定化酶和抗體方面的研究與應用
絲素作為固定化載體材料的研究早在上個世紀八十年代就有報道。從最早採用絲素蛋白材料固定葡萄糖氧化酶開始,絲素蛋白材料已被研究用於固定多種酶和抗體。
黃晨等 曾研究過絲素膜固定青黴素醯化酶。他們以絲素蛋白膜和Sephsrose CL4B(交聯瓊脂糖)為載體固定青黴素醯化酶(PA),詳細研究了固定化前後酶性質的變化。結果表明與自由酶相比,固定化酶的熱穩定性及pH值穩定性有很大的提高,此外研究發現用絲素蛋白膜為載體比用sepharose為載體制備的固定化酶具有更高的熱穩定性,顯示了絲素蛋白作固定化酶載體的優越性。絲素膜也可以與其它物質一起形成共混膜來固定各種酶。紀平雄等曾用絲素-殼聚糖合金膜固定超氧化物歧化酶。他們採用富含自由氨基的絲素-殼聚糖合金膜為載體,吸附固定從柞蠶蛹提取分離的超氧化物歧化酶(SOD),研究並確定了固定化的最佳條件,分別為酶濃度38U/ml、pH6.3、溫度4℃~8℃、時間15h。製得的固定化酶活力為89.1U/g載體,酶的活力回收達到35.9%。
絲素蛋白固定酶一般採用簡單包埋法和共價交聯法。朱祥瑞 用絲素蛋白為基質利用這些方法先後研製了絲素固定化糖化酶、絲素固定化過氧化氫酶、絲素固定化果膠酶、絲素固定化α-澱粉酶等,得出固定後的酶對不良環境的抵抗能力較強,有較長的操作半衰期、最適反應pH和最適反應溫度范圍較廣,酶的活力也有所提高。
Ⅶ 絲蛋白有什麼作用
絲蛋白人工皮膚是採用組織工程這一高新科技原理、以天然蠶絲蛋白為主要原料研製而成,具有良好的生物相容性,適用於深度燒傷創面的治療
Ⅷ 蛋白質的檢測方法及原理
1
磷酸化檢測可以用二級質譜啊,在正離子模式下,經過collision
cell後中性丟失了98dalton(ser和thr)或216dalton(tyr)的肽段就可能是含一個磷酸化位點的磷酸化肽段。
2
基本原理就是設計個t將目的蛋白留在柱子上或沉澱下來。
Ⅸ 蠶絲蛋白的提取工藝
1.蠶種場削口繭及下腳絲一絲素蛋白一水解一過濾提純一濾液pH測試調整一濃縮一滅菌一成品。
①削口繭、下腳絲去雜脫膠:即把蠶種場制種的削口繭殼內的脫皮或繅絲廠的下腳絲中的雜質剔除,然後在一定濃度的弱鹼溶液中煮沸半小時,取出繭絲用水漂洗幾次擰干(脫膠)。
②水解:嚴格控制反應的溫度、浴比、時間、溶劑濃度等條件,掌握至多肽的形式終止水解。
③過濾提純:濾去沒有完全水解的固體物質及雜質。
④pH調整:用pH調節劑調整pH在6.5~7.0左右。
⑤濃縮:把pH調整後的水解液上柱在薄膜濃縮器上進行濃縮。
⑥滅菌:(濃縮後的水解蛋白液如在食品上應用用酶制劑繼續酶解,控制分子量在300~800左右中止,然後滅菌。)加入微量防腐劑,以防黴菌的滋生。
2.蠶絲蛋白絲素肽產品技術、質量指標
絲素肽又名絲多縮氨酸(SILK Polypeplide),其多肽鍵的基本結構為其中Rl、R2……R。為氨基酸側基。絲素肽含有十七種氨基酸,其中人體所需的氨基酸幾乎具備,特別是人體皮膚、毛發十分需要的營養氨基酸(甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、酪氨酸)其含量佔到氨基酸總量的80%以上,這是其他水解蛋白所不可及的。
2.1技術指標:①外觀形狀:淡黃色透明液體,無特異氣味,易溶於水。②雙縮脲反應為陽性,紫外吸收光譜在波長200~240nm處有強吸收峰。③pH值6~7。④比重(d 2。o)1.000~1.050。⑨蛋白質含量:>/14%。⑥氨基酸:共17種,每ml中含87mg以上。⑦灰分:1%以下。⑧重金屬汞、砷、鉛分別在1ppm以下。⑨細菌總數(個/m1)≤10。⑩糞大腸桿菌、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌均不得檢出。
2.2質量指標:絲素肽是由天然蠶絲經特殊工藝提取而成,因此,氨基酸組成與含量是衡量產品質量的重要指標之一;而絲素肽分子量的大小與護膚功效的發揮又有著密切的聯系. [編輯本段]絲素蛋白材料改性的研究進展絲素蛋白是一種從蠶絲中提取的蛋白質,具有很好的生物相容性,能制備成膜、凝膠、微膠囊等多種形態的材料,由於它獨特的理化性能,目前絲素蛋白材料在生物醫學材料領域被廣泛的研究,如固定化酶材料、細胞培養基質、葯物緩釋劑、人工器官等等。為了提高絲素蛋白的性能,使其更好地應用於生物材料領域,近年來,國內外學者通過不同方法對絲素蛋白進行了化學修飾,取得了一些新的研究成果。本文概述了絲素蛋白材料改性在提高絲素蛋白材料的力學性能、熱穩定性等理化性質;改變絲素蛋白材料對葯物的釋放速度;賦予絲素蛋白材料抗血凝性、對細胞生長的調控性等方面的研究報道。 絲素膜是被研究得最早和最深入的絲素材料,它是由絲素溶液乾燥而得。經不溶化處理後的絲素膜脆性,是絲素膜的最大缺點。造成不溶化處理後的絲素膜脆性的主要原因是:絲素蛋白質大分子肽鏈上的肽鍵—CO—NH—中的C—N的鍵長為0.132nm,比C—N單鍵的鍵長0.147nm要短一點,比C=N雙鍵的鍵長0.127nm要長些,使肽鏈具有部分雙鍵的性質,剛性較大,影響了絲素蛋白質大分子主鏈的柔順性。在經不溶化處理過程中,絲素蛋白的結構會發生從任意捲曲到β結構的轉變。在絲素蛋白發生結構轉變後,側鏈與側鏈間、側鏈與主鏈間以及分子與分子之間可形成大量的氫鍵結合,產生大量的次級交聯點,使絲素蛋白質大分子更難以運動,致使絲素膜的柔軟性、伸長和彈性都較差。不少研究通過共混、接枝、交聯等方法,以提高和改良絲素膜的力學性能。
1.1共混改性
Freddi等曾報道過絲素蛋白/纖維素共混膜的性能。纖維素的加入可以有效地改變共混膜的力學性能。拉伸斷裂強度隨著纖維素的含量從20%起呈線性增加,斷裂伸長率則在20%~40%間急速增加,而後趨於緩和。含40%纖維素共混膜的柔韌度大約是純絲素膜的10倍。共混膜柔韌度的提高由多種因素促成,如纖維素的力學性能的影響;共混膜的吸濕性純絲素膜強,含水率的提高有利於絲素膜的柔韌度提高;相鄰絲素蛋白鏈和纖維素鏈在無定形區內的相互作用產生的影響等。
李明忠等曾報道過關於絲素/聚氨酯共混膜的力學性能的研究。結果表明,隨著聚氨酯所佔比例的提高,絲素/聚氨酯共混膜的斷裂伸長率明顯增大;當聚氨酯所佔比例大於40%時,斷裂伸長率增長速度明顯加快。當共混比例為50∶50時,斷裂伸長率從60.2%提高到226.2%。聚氨酯阻止了絲素蛋白質大分子鏈段間產生過多的氫鍵結合,降低了絲素的結晶度,增加了可自由伸展鏈段,加上聚氨酯主鏈本身具備很好的柔順性,所以共混膜的柔軟性、彈性明顯比純絲素膜好。
最近,美國學者也曾做過這方面的實驗。聚乙烯氧化物(PEO)是一種具有很好生物相容性的聚合體。他們在高濃縮的絲素溶液(8%)中加入不同比例的PEO溶液製成共混膜,發現加入2%的PEO可以提高膜的強度,而在其他濃度下膜的強度則降低。這種現象可以用相分離來解釋。PEO和絲素蛋白兩種聚合體發生相分離,阻止了絲素蛋白相內的相互作用。
當PEO含量達40%時,共混膜的斷裂伸長率可從原來的1.9%增加到10.9%,因此,PEO的加入有助於絲素蛋白柔韌性的提高。另外,研究還發現PEO能方便地從共混膜上萃取,因此,很容易控制膜的多孔性和表面粗糙程度。
王朝霞等人研究了絲素/聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)共混膜的制備方法和性能。結果表明,PVP與絲素蛋白共混後,可使共混膜增加伸長率、吸濕性以及透氣性,改善了絲素創面保護膜的性能和應用效果。共混膜的強度隨PVP含量的增加而有所降低。這是因為PVP是完全非晶態結構,其分子呈無規捲曲狀,故PVP的加入使共混膜的強度降低。共混膜的伸長率開始隨PVP的比例增加而下降,PVP/SF為2∶8時,伸長率較小,只有13%左右。而後伸長率又逐漸提高。PVP/SF為3∶7左右時,伸長率最大,可達18%以上。
關於絲素共混膜的研究還有絲素蛋白/海藻酸鈉共混膜[5],絲素/明膠[6]等等,都不同程度地增強了絲素膜的強度和彈性。
1.2化學接枝改性
20世紀80~90年代,開展了較多的對絲素蛋白的接枝改性研究。劉劍洪等曾用四價鈰鹽作引發劑,引發絲素蛋白纖維接枝紫外吸收劑——2-羥基-4-丙烯醯氧二苯酮(HAOBP),雖然改善了絲素蛋白纖維的紫外穩定性能,且力學性能卻大幅度地下降[7]。為了解決這一問題,劉劍洪繼續採用「無引發劑聚合」法在絲素蛋白纖維表面接枝HAOBP的可行性。結果發現,這種接枝聚合方法是一種更為有效的改性方法。接枝0.6%HAOBP的絲素蛋白纖維,其熱穩定性及紫外穩定性均得到了顯著的改善,但力學性能沒有下降。
Tsukada等曾研究了甲基丙烯腈接枝絲素纖維後物理性能的改變。結果表明,隨著接枝物甲基丙烯腈的加入,絲素纖維的拉伸模量有所降低,這說明了接枝反應使得絲素纖維變得更加柔軟且有彈性。
除了家蠶絲的化學接枝外,還有其他蠶絲的接枝共聚。Tsukada等研究了酸酐對柞蠶絲的化學修飾。柞蠶絲經LiSCN預處理後,與酸酐發生醯胺化反應。有意思的是,無論LiSCN預處理還是醯胺化修飾,共聚物的物理性能和熱行為幾乎沒有發生變化,但是預處理後含水率有所增加,而醯胺化修飾後含水率卻線性下降。柞蠶絲的這些性能為聚合反應提供較寬的適用范圍,使得柞蠶絲很可能成為一種生物材料。
1.3化學交聯盧神州等以環氧氯丙烷和聚乙二醇(PEG)為原料,在鹼性催化下反應得到聚乙二醇縮水甘油醚(PEGO),作為制備絲素蛋白膜的交聯劑。隨PEG含量的增加,膜的拉伸斷裂強度和楊氏模量減小,斷裂伸長率增大、機械性能比純絲素膜有了明顯的提高 。閔思佳等發現用二縮水甘油基乙醚作為交聯劑所制備的絲素蛋白質凝膠(CFG)具有良好的強度和柔韌性。根據製作條件可達壓縮強度大於100g/mm2,壓縮變形率大於60%。另外,材料的力學強度跟絲素水溶液的濃度有關。4%(wt)的絲素蛋白質水溶液的各種凝膠的強度和變形率均小於7%(wt)濃度的各種凝膠。這是因為絲素蛋白質濃度低時,形成的三維網目的結合點稀疏,因此,凝膠強度較低。要得到高強度CFG,除了合適的交聯劑等外,還需有合適的絲素水溶液濃度。 閔思佳等曾測試了醯胺化修飾絲素材料對離子型化合物的吸附釋放性能的影響。結果表明:經修飾後絲素蛋白質的等電點為pH=6左右,而天然的為pH=4左右;與未修飾相比,經修飾的絲素膜對陽離子化合物的吸附量減少,對陰離子化合物的吸附量增加,而且經修飾的多孔絲素材料對陽離子化合物的釋放量增加,對陰離子化合物的釋放量則明顯降低。因此,認為用羧基醯胺化修飾的方法,可在一定程度上改變絲素材料對離子型化合物的吸收釋放性能。
另外,用甲殼素交聯絲素蛋白膜可以獲得半滲透聚合體網狀物,對離子和pH具有很好的敏感性,被期望用作人工肌腱。有人曾用含有磁小體的交聯殼聚糖絲素膜作為葯物緩釋材料來調控5-氟尿嘧啶葯物釋放情況和磁反應特性。結果表明,交聯殼聚糖絲素膜的釋放程度和誘捕效率比純甲殼素微球體要好得多,5-氟的釋放程度隨著交聯劑戊二醛濃度的增加而降低。 異丁烯醯基丙烯醯基磷酸膽鹼(MPC)是一種新合成的磷酸膽鹼聚合物。在沒有抗凝血劑的條件下,也能有效地阻止血凝的發生。把MPC聚合物接枝到絲素蛋白分子鏈上,可以很好地觀察到接枝物的抗血凝性。Furuzono等通過異丁烯醯基丙烯醯基異氰酸酯(MOI)使絲素蛋白和MPC聚合體相互接枝。通過測定血小板在MPC-SF上的粘附能力,與原始絲素SF相比,血小板粘附量有了明顯的減少。由此可以得出,經MPC修飾後的絲素材料的抗血凝性有所提高[17]。
此外,硫化絲素也具有很好的抗血凝性。它是通過絲素蛋白與硫酸或氯代硫酸在嘧啶溶液下反應所得。硫化後的絲素能延長血液凝固時間,並且隨著硫酸基團的增加,抗血凝性也有了明顯的提高。 絲素材料具有良好的生物相容性,可以用來做細胞培養基質。為了增強絲素蛋白材料的功能,如更強的抗菌抑菌性,調控細胞生長速度等,一些研究嘗試了化學改性的方法。
5.1絲素/低聚糖接枝物
N-乙炔-殼聚寡糖(NACOS)含有6個以上的單糖單元,具有很強的抗菌性和抗腫瘤性。將其接枝到絲素蛋白上後,並在0.6%殼聚寡糖/絲素接枝物(NACOS-SF)上培養大腸桿菌24h後發現,此接枝物上大腸桿菌的細胞數目並沒有明顯的增加,這就是低聚寡糖(COS)發揮了作用。因此,NACOS-SF可以起到抗菌抑菌的效果。
最近,Gotoh等報道了關於乳糖/絲素接枝物作為肝細胞粘附支架材料的研究。他們利用氰尿醯氯(CY)把乳糖接枝到絲素蛋白主鏈上,所得溶液製成膜,在其上培養肝細胞,結果發現細胞粘附能力是純絲素膜的8倍,與膠原相當;培養2d後,塗有接枝物的肝細胞形成的單層與膠原相比稍顯圓滑和集中,更有利於肝細胞的培養。
5.2絲素/聚合體接枝物
為評估材料的親水性,Gotoh等分別測定了聚乙二醇/絲素接枝物(PEG-SF)和絲素(SF)的水分含量和接觸角。結果發現,PEG-SF含水率達380%,而SF只有32%。這也說明了親水性PEG鏈接枝到絲素鏈上後,增加了水分含量,從而提高了絲素材料的親水性。
親水性的提高,可以帶來其他性能的改變。Gotoh等以PEG-SF作細胞培養基質,與SF對照,比較細胞的生長率。結果顯示,隨著時間的推移,SF上的培養細胞個數有了明顯的增加,而PEG-SF則幾乎沒有變化。從PEG-SF對細胞的低吸附性和低生長率上可以得出,PEG-SF可以調控細胞粘附的數量和生長速度。
經聚乳酸表面修飾過的絲素蛋白能夠提高造骨細胞與修飾後的膜之間的交互作用,促進細胞粘附和增值。
相類似的還有通過對精氨酸化學修飾,來影響對纖維原細胞的附著能力。 絲素蛋白材料具有良好的生物相容性,在生物醫用材料領域的應用前景甚廣。但是,純絲素蛋白材料的力學性能等尚未達到實用性的要求,而改性的研究是一種良好的途徑。
2014年11月20日,西南大學家蠶基因組生物學國家重點實驗室通過敲除Fib-H基因獲得空絲腺,蠶寶寶吐出人工合成蠶絲蛋白,人們或許可以穿上人工合成蠶絲做的衣服。
Ⅹ 絲蛋白的介紹
絲蛋白(silk protein) 被列入國家863計劃和國家自然科學基金項目的蠶絲蛋白生物醫用材料研究工作取得重要突破。由蘇州大學材料工程學院李明忠副教授與多名紡織及醫學專家研製成功的絲蛋白人工皮膚和強力絲素蛋白膜,通過了由江蘇省科技廳組織的專家鑒定。來自全國各地的材料學、燒傷醫學、基礎醫學著名專家對課題組在該領域的研究工作和應用前景給予了高度評價。