一种改性丝胶蛋白纳米纤维膜及其制备方法与流程

本发明涉及生物材料，尤其涉及一种改性丝胶蛋白纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术：

1、采用静电纺丝技术制备的纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高的特点，通过利用合成或天然高分子物质可在多种领域进行广泛应用，如生物材料、化妆品、药品等领域，但必须要确保材料在生物学、化学、灭菌稳定性、成型加工方面的稳定性。

2、丝胶蛋白来源广泛，在纺织行业往往作为蚕丝副产品被废弃，造成了大量宝贵天然资源的浪费，也对环境造成了严重污染。近年来，随着对丝胶蛋白的进一步研究，丝胶蛋白已被证实具有良好的成胶性、生物相容性和较低的免疫原性从而被广泛应用。但纯丝胶蛋白制成的材料不易成型，降解过快，生物力学特性等不及人工合成材料。

3、壳聚糖作为一种生物材料，来源于生物，具有好的生物相容性，具有一定的抗菌性能。然而纯壳聚糖本身不能够吸收水分。目前改性壳聚糖的制备方法主要是化学交联法，但是化学交联试剂如甲醛、乙二醛、戊二醛等均为毒性试剂，这些毒性交联剂，即使微量残留，仍然会给人体组织造成不同程度的损害。

4、因此，如何克服纯丝胶蛋白材料以及纯壳聚糖材料的缺点，制备一种既具有高透湿透气性又具体高抗菌性的纳米纤维膜是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改性丝胶蛋白纳米纤维膜及其制备方法，以克服现有丝胶蛋白以及壳聚糖的缺点。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将壳聚糖与乙酸溶液混合，得到混合溶液，然后进行冷冻干燥得到壳聚糖支架；

5、(2)将壳聚糖支架、碱性溶液、海藻酸钠溶液和氯化钙溶液混合，进行交联反应，得到改性壳聚糖；

6、(3)将丝胶蛋白、改性壳聚糖和甲酸混合，得到纺丝液，经静电纺丝得到丝胶蛋白/改性壳聚糖纳米纤维；

7、(4)将丝胶蛋白/改性壳聚糖纳米纤维经高温湿法交联，得到改性丝胶蛋白纳米纤维膜。

8、优选的，在上述一种改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法中，步骤(1)中所述乙酸溶液的浓度为0.02～0.05g/ml；

9、步骤(1)中所述混合溶液中壳聚糖的浓度为0.03～0.06g/ml。

10、优选的，在上述一种改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法中，步骤(1)中所述冷冻干燥的温度为-10～0℃。

11、优选的，在上述一种改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法中，步骤(2)中所述碱性溶液的浓度为0.02～0.05g/ml；

12、步骤(2)中所述海藻酸钠溶液的浓度为0.02～0.05g/ml；

13、步骤(2)中所述氯化钙溶液的浓度为0.02～0.05g/ml；

14、步骤(1)中所述壳聚糖与步骤(2)中所述海藻酸钠溶液中海藻酸钠的质量比为1～3:1；

15、步骤(2)中所述碱性溶液、海藻酸钠溶液和氯化钙溶液的体积比为2～5:5～9:8～12。

16、优选的，在上述一种改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法中，步骤(2)中所述交联反应的温度为20～30℃，所述交联反应的时间为20～40min。

17、优选的，在上述一种改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法中，步骤(3)中所述丝胶蛋白与改性壳聚糖的质量比为1:0.2～0.5；

18、步骤(3)中所述纺丝液的浓度为70～90wt％。

19、优选的，在上述一种改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法中，步骤(3)中所述静电纺丝的条件为：纺丝电压为5～40kv，纺丝距离为5～25cm。

20、优选的，在上述一种改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法中，步骤(4)中所述高温湿法交联的条件为：温度为115～130℃，压力为103～115kpa，时间为15～20min。

21、本发明还提供了一种改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法制备得到的改性丝胶蛋白纳米纤维膜。

22、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

23、(1)本发明中先将壳聚糖溶于乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，经冷冻干燥后得到壳聚糖支架，然后在交联剂氯化钙的作用下壳聚糖与海藻酸钠进行交联反应得到壳聚糖/海藻酸钠复合物。壳聚糖和海藻酸钠均具有很好的生物相容性，将壳聚糖和海藻酸钠交织在一起，避免了生物材料的化学修饰和化学反应，保证了材料的生物相容性，且操作简单，反应条件温和。此外，海藻酸钠的大分子结构中含有大量的羟基和羧基等亲水性官能团，而且钙离子交联海藻酸钠形成的交联网络结构内无定形区较大，膨润性好，具有很高的吸水性能，使得制备得到的复合物具有良好的抗菌效果，同时具有良好的力学性能和吸水性能。

24、(2)本发明将改性后的壳聚糖与丝胶蛋白混合，经静电纺丝制得纳米纤维最后经高温湿法交联得到改性丝胶蛋白纤维膜。一方面，以天然生物材料为原料，无毒、无免疫原性，充分利用丝胶蛋白的吸湿透气性、壳聚糖的抑菌性及海藻酸钠的膨润性，将三种材料的优势有机结合，使得纳米纤维膜具有较高的生物相容性、较强的抑菌性、机械力和吸水性；另一方面，通过高温湿法使得改性壳聚糖与丝胶蛋白交联、固化，无需使用毒性化学交联试剂，不会对人体造成损害。

技术特征：

1.一种改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述乙酸溶液的浓度为0.02～0.05g/ml；

3.根据权利要求2所述的改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述冷冻干燥的温度为-10～0℃。

4.根据权利要求3所述的改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述碱性溶液的浓度为0.02～0.05g/ml；

5.根据权利要求4所述的改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述交联反应的温度为20～30℃，所述交联反应的时间为20～40min。

6.根据权利要求5所述的改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述丝胶蛋白与改性壳聚糖的质量比为1:0.2～0.5；

7.根据权利要求5或6所述的改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述静电纺丝的条件为：纺丝电压为5～40kv，纺丝距离为5～25cm。

8.根据权利要求7所述的改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述高温湿法交联的条件为：温度为115～130℃，压力为103～115kpa，时间为15～20min。

9.权利要求1～8任一项所述的改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法制备得到的改性丝胶蛋白纳米纤维膜。

技术总结本发明属于生物材料技术领域，公开了一种改性丝胶蛋白纳米纤维膜及其制备方法。该改性丝胶蛋白纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：将壳聚糖与乙酸溶液混合，进行冷冻干燥得到壳聚糖支架；将壳聚糖支架、碱性溶液、海藻酸钠溶液和氯化钙溶液混合，进行交联反应得到改性壳聚糖；将丝胶蛋白、改性壳聚糖和甲酸混合，经静电纺丝得到丝胶蛋白/改性壳聚糖纳米纤维；将丝胶蛋白/改性壳聚糖纳米纤维经高温湿法交联，得到改性丝胶蛋白纳米纤维膜。以天然生物材料为原料，将丝胶蛋白、壳聚糖和海藻酸钠三种材料的优势有机结合，使得纳米纤维膜具有较高的生物相容性、较强的抑菌性、机械力和吸水性；无需使用毒性化学交联试剂，不会对人体造成损害。技术研发人员：杨世玉,曹风采受保护的技术使用者：浙江技立新材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12