改性丝素蛋白的结构及其机理的研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:fantasy2204
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近年来,丝素蛋白作为一种具有可调控多级结构、优异力学性能以及良好生物相容性的天然生物材料,在组织工程、药物缓释、超级电容器等其它领域都有巨大的潜在运用价值。众多的改性方法中通过添加功能材料改性丝素蛋白是目前研究的热点。在本论文中,我们研究了由喂食一系列化学结构相似却带有不同端基官能团的罗丹明荧光染料(荧光素钠盐、罗丹明B、罗丹明101、罗丹明110、吖啶橙)获得的丝素蛋白纤维,提出了选择和设计添加剂的普适原则以及添加剂对丝素蛋白二级结构的影响;此外,我们还研究了丝素蛋白-氧化石墨烯共混薄膜的二级结构、热力学和经水热蒸汽处理后构象转变动力学的研究,我们初步揭示了碱性氧化石墨烯对丝素蛋白二级结构的影响和机理。主要结果如下:(1)喂食添加剂的选择和设计:根据经典的体内丝素蛋白胶束模型,添加剂首先应当低毒性且具有一定溶解度或者可以均匀分散在水中;其次应当有合适的分子尺寸和两亲性结构,使其能进入体液和丝素蛋白胶束疏水区域;此外,最为重要的,还应具有低等电点,因为它是确保丝素蛋白胶束能够识别添加剂的关键因素。(2)喂食添加剂对丝素蛋白二级结构的影响:四种喂食添加剂都使得丝素蛋白中silk I含量增加(silk II减少);silk I(silk II)含量对喂食添加剂(罗丹明B)含量具有一定的依赖性,随着添加剂含量的增加而增加(减少)。(3)碱性氧化石墨烯对丝素蛋白二级结构的影响:在与丝素蛋白形成氢键的同时,碱性氧化石墨烯可以增加丝素蛋白分子内氢键,从而使得丝素蛋白能够形成稳定的-螺旋构象。-螺旋构象和碱性氧化石墨烯巨大的空间位阻提高了丝素蛋白的玻璃化转变温度。并且碱性氧化石墨烯含量过高时,会降低对丝素蛋白的作用,使其玻璃化转变温度下降,但是依然高于纯丝素蛋白的玻璃化转变温度。(4)碱性氧化石墨烯对丝素蛋白构象转变动力学的影响(经水热蒸汽处理):丝素蛋白构象转变动力学过程有三个阶段。碱性氧化石墨烯在这一过程中起到稳定-螺旋构象的作用,抑制了-螺旋构象向-折叠构象转变。(5)丝素蛋白对碱性氧化石墨烯热稳定性的影响:丝素蛋白可以提高碱性氧化石墨烯的热稳定性。T=192.2-k v,其中系数k,此体系为42.9,反映的是丝素蛋白对碱性氧化石墨烯热稳定性影响程度;T为分解放热峰峰值对应的温度;为碱性氧化石墨烯的含量。(6)纯丝素蛋白玻璃化转变温度对升温速率的响应性:非“水-丝素蛋白”体系引起的Tg(1)以及Tg(2)都对升温速率具有很好的线性响应性,k1=0.8610-3,Tg(1);k32=3.810-,Tg(2)。由于k2/k14.5,所以Tg(1)处的玻璃化转变很有可能是比丝素蛋白链段更小的尺寸单元运动引起的次级转变或是在Tg(2)处玻璃化转变之前的预有序排列过程。
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