天然蚕丝丝素蛋白的乳化活性

采用不同油相制备了系列丝素蛋白乳液, 研究了丝素蛋白浓度、 油相体积分数和油相极性对丝素蛋白的乳化活性指数、 丝素蛋白乳液的稳定性和类型及乳液液滴的微观形态、 粒径与zeta电位的影响, 探讨了丝素蛋白的乳化活性和乳液稳定机制. 结果表明, 丝素蛋白具有两亲性和表面活性, 可在油水界面富集并形成稳定的黏弹性保护膜; 丝素蛋白的乳化活性随其浓度的增大而减小, 随油相体积分数的增大而增大; 丝素蛋白浓度和油相体积分数的增加可提高稳定乳液体积分数.     

纳米TiO_2改性蚕丝丝素蛋白膜的研究

用溶胶凝胶法制备纳米TiO2改性再生蚕丝丝素蛋白膜.该丝素膜机械强度提高,在水中溶失率下降.UV、AFM、SEM测试的结果表明,丝素中纳米TiO2粒径约为80 nm,纳米粒子在丝素膜中分布均匀;XRD、FTIR测试结果表明,纳米TiO2的加入,可使改性丝素膜的结晶结构从SilkⅠ向SilkⅡ转化,其结晶度也随之提高;TGA测试表明改性丝素膜的热转变温度比纯丝素膜有所改变.     

糖蛋白抗原抗体蚕丝丝素膜免疫传感器

蚕丝丝素膜由具有两性离子交换基的聚氨基酸构成,是一种具有广泛应用前景的天然生物材料。该文研究了蚕丝丝素膜的制备、蚕丝丝素膜固定乳腺癌抗原CA15－3抗体的各种方法及原理,以及用于CA15－3非标记免疫传感器的结果及比较。在各种固定方法中,以盐酸活化法、叠氮法、重氮法的效果较好。作者用盐酸活化法制作抗体膜并组装免疫电极,制作了测定CA15－3的标准曲线,讨论了重复性、干扰情况以及传感器的响应机理。     

蚕丝蛋白的结构和功能

较为全面地综述了最近几十年国内外关于蚕丝蛋白的组成，结构，性能及其应用的研究和作者课题组十几年在蚕丝蛋白方面的工作。     

丝素膜上药物渗透量对溶液PH值的响应

蚕丝丝素蛋白膜是一种具有弱碱性和弱酸性的两性荷电膜。因此在丝素膜－水溶液体系中，水溶液ｐＨ值变化会影响丝素膜上溶质的渗透速度和渗透量。丝素膜的等电点ｐＨ≈４．５。丝素膜上药物渗透实验的结果表明：在ｐＨ＝３．０～９．０的范围内，当溶液的ｐＨ＜４．５时，丝素膜带正电，正离子苄三甲氯化铵的渗透系数下降；当溶液的ｐＨ＞４．５时，丝素膜带负电，负离子酚磺酸钠的渗透系数明显下降。中性分子间苯二酚在丝素膜上的透过不受外部溶液ｐＨ值变化的影响。当溶液的ｐＨ＞８或ｐＨ＞４．５时，离子化的药物５－氟尿嘧啶或维生素Ｃ的渗透系数明显变小，这是因为两者分别在ｐＨ＝８（ｐＫａ＝８．０）和ｐＨ＝４．５（ｐＫａ＝４．２５）以上变成带电离子。这表明离子化药物在蚕丝丝素膜上的渗透速度和渗透量对溶液ｐＨ值变化有较好的响应特性。     

蚕丝丝素中色氨酸含量及其在丝素纤维中的径向分布研究

通过双波长分光光度法和对二甲氨基苯甲醛显色法研究桑蚕春茧内、中、外各茧层丝素中的色氨酸含量和色氨酸在丝素纤维中的径向分布状况 ,并探讨了光、热处理后蚕丝丝素中色氨酸含量的变化 .结果表明 ,外、中、内各茧层丝素的色氨酸含量不一致 ,由外至内各茧层丝素中色氨酸含量依次降低 ;色氨酸在丝素纤维的径向分布不均一 ,呈现色氨酸在易溶落的最外表面层含量最多 ,次表层相对较少 ,中间层较多 ,而内层最少的分布状态 ;光或热处理均会破坏丝素中色氨酸 ,使色氨酸含量明显下降 .     

蚕丝丝素纤维中氨基酸在丝素纤维的径向分布研究

通过显微镜观察、红外光谱、氨基酸组成分析、福林试剂分析等方法研究蚕丝丝素纤维的微结构、丝素表层和内层的结构差异 ,研究氨基酸尤其是对丝素纤维的结构和性能起重要影响的主要芳香族氨基酸———酪氨酸在丝素由表及里各层中的含量和分布 ,以期最终揭示丝素结构与蚕丝织物应用中的固有缺陷 (如泛黄、易皱、色牢度等 )的关系 .结果表明蚕丝丝素存在多层次结构 ,表层无定形区的比例较高 ,里层结晶区的比例较高 ;侧基较大的氨基酸和赖氨酸、组氨酸、胱氨酸、精氨酸、天门冬氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、谷氨酸、酪氨酸等在丝素的表层分布相对较多 ,而乙氨酸、丙氨酸、丝氨酸等小侧基氨基酸则在中间层至里层较多     

丝素蛋白膜上5-氟尿嘧啶的包埋及其释放

讨论了包埋在丝素膜中的５－氟脲嘧啶（５－ＦＵ）的固定状况,在不同ＰＨ值下测定了丝素５－ＦＵ复合膜中药物的释放,实验结果表明：５－ＦＵ均匀地被包埋在丝素膜中,即丝素膜可以作为５－ＦＵ载体,经过比涂层保护,丝素５－ＦＵ复合膜中的５－ＦＵ溶解释放速率变慢,释放时间延长;经涂层的 素５－ＦＵ复合膜在接近丝素蛋白等电点（ＰＨ＝４．５）时,５－ＦＵ在溶液中释放速度较慢,释放时间较长,表明用调节外部溶液ＰＨ值的     

预处理对丝素蛋白膜调控羟基磷灰石晶体生长的影响

以丝素蛋白膜为基质, 在模拟体液中诱导羟基磷灰石晶体在其表面沉积和生长. 利用XRD, SEM, HRTEM, AFM和FTIR等表征手段研究了不同预处理方法对羟基磷灰石晶体的形成及其微观形貌的影响. 结果表明, 丝素膜可有效地诱导羟基磷灰石晶体在其表面沉积和生长; 较长的矿化时间有利于形成较多结晶度良好的HAP晶体; 而不同预处理方法对丝素膜的表面结构产生了不同影响, 进而调制在其表面沉积的羟基磷灰石的形貌和生长方向. 同时对丝素蛋白膜调控羟基磷灰石晶体生长的机制进行了必要的探讨.     

甘油对丝素蛋白膜水溶性和结构的影响

探讨了甘油的加入对丝素蛋白溶解过程的结晶结构及结晶度的影响. 以甘油为添加剂用流延法于室温制备一系列丝素共混膜, 测试了其含水率、溶失率及结构和机械性能. 结果表明, 随着甘油加入量的增加, 丝素蛋白的溶失率逐渐降低; 当甘油/丝素质量分数超过10%时, 共混膜呈现水不溶性. 当甘油加入量较少时, 丝素蛋白呈现少量的Silk Ⅱ结晶, 而Silk Ⅰ结构不明显. 随着甘油含量的不断增加, Silk Ⅰ结晶逐渐增加而Silk Ⅱ结晶逐渐减少. 当甘油加入量达到不溶点(10%)时, 丝素蛋白主要转变为Silk Ⅰ结晶, 而几乎没有Silk Ⅱ结晶. 甘油的加入可使共混膜的柔韧性显著提高, 并促使丝素蛋白结晶度提高以及促使丝素蛋白向Silk Ⅰ结晶转变, 从而降低丝素蛋白膜的水溶性.     

铁和锰对桑蚕丝蛋白构象转变的影响

采用电感耦合等离子体质谱和原子吸收光谱对桑蚕丝腺体和蚕茧丝中Fe和Mn的含量进行表征, 同时采用拉曼光谱研究Fe(III)和Mn(II)对高浓度再生桑蚕丝蛋白水溶液中丝蛋白构象的影响. 研究结果表明, 桑蚕丝纤维中Fe的含量高于其在丝腺体中的含量, 而Mn的含量则相反. 在丝腺体中, Fe的含量从丝腺体的后部到前部逐渐增加; 但Mn含量的变化趋势与Fe不同, 它在丝腺体中部的含量最低. Fe(III)能够诱导丝蛋白的构象由无规线团和/或螺旋结构向β-折叠转变, 但是Mn(II)对丝蛋白的构象没有明显的影响.     

类珍珠质结构的再生丝素蛋白/文石复合材料的仿生制备

详细研究了不同浓度的聚丙烯酸(分子量为2000, PAA-2k)和镁离子对碳酸钙在再生丝素蛋白(RSF)膜表面结晶的影响. 发现单独采用PAA-2k时, 碳酸钙主要以方解石形式在RSF膜表面沉积成膜; 若加入一定量的镁离子参与共同调控, 碳酸钙则有可能在RSF膜表面形成以文石为主的连续薄膜, 进而得到了具有类珍珠质结构的层状RSF/文石复合材料. 我们认为, 吸附在RSF膜表面的PAA对碳酸钙成核诱导作用及其溶液中PAA对碳酸钙结晶抑制作用共同导致RSF膜表面碳酸钙薄膜的形成.     

桑蚕丝素-RGD融合蛋白的固态结构及其细胞粘附性分析

利用基因工程方法把含有短肽RGD的氨基酸序列连接到桑蚕丝素蛋白的结晶序列GAGAGS上, 通过调节DNA的聚合度, 合成了具有[TGRGDSPA(GVPGV)₂GG(GAGAGS)₃AS]_n一级结构、不同分子量大小的桑蚕丝素-RGD融合蛋白, 并且通过在M9培养基中添加[3-¹³C]Ala的方法进行融合蛋白的稳定同位素标记. ¹³C CP/MAS NMR结果显示, 融合蛋白中的GAGAGS部分具有与天然桑蚕丝素结晶部分相同的分子结构, 即Silk I处理后为均一的分子结构, 而Silk II处理后为不均一的分子结构, 它包含了三种不同的结构成分. 另一方面, 通过对小鼠成纤维细胞BALB/3T3在不同蛋白材料载体上的粘附和增殖性能的测定结果显示, 融合蛋白对细胞的增殖性能与天然胶原蛋白相近, 但表现出了比胶原蛋白更好的细胞粘附性能. 该研究结果显示, 如果对该桑蚕丝素-RGD融合蛋白进行适当加工, 可能适合于组织工程支架材料的应用.     

桑蚕丝腺体和丝纤维中金属离子的含量

用不同的测试方法, 即质子诱导X射线发射(PIXE)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和原子吸收光谱(AAS)对桑蚕丝腺体和丝纤维中金属元素的含量进行了详细的表征. 结果表明, 在桑蚕丝腺体和丝纤维中含有钠、镁、钾、钙、铜、锌、铁、锰八种金属元素, 同时还可能含有微量的铷和锶. 这些金属元素在丝腺体和各种丝纤维(蚕茧丝、强拉丝和脱胶丝)中的含量都有所变化, 而这些变化可能与之在成丝过程(丝蛋白的构象转变过程)中所起的作用有关.     

光谱法研究pH值对再生桑蚕丝素蛋白在水溶液中结构的影响

通过一系列光谱实验手段研究了再生桑蚕(Bombyx mori)丝素蛋白在水溶液中的构象转变情况. 由于丝素蛋白含有较多带电荷的氨基酸残基, 因此环境pH值对丝素蛋白的结构有着一定的影响: 酸性越强, 丝素蛋白越容易发生从无规线团到β-折叠结构转变; 相对而言, 碱性条件则更有利于丝素蛋白以无规线团结构稳定存在. 特别是当pH在4附近时, 丝素蛋白的无规结构最易发生改变; 而pH为6左右时, 丝素蛋白的结构则较为稳定. 这种变化趋势与沿着成熟蚕腺体中丝素蛋白所处的环境及其状态相当吻合, 由此表明pH值的调节是蚕在生物体中控制其丝素蛋白状态的一个相当重要的手段. 这一结果对人工纺制动物丝条件的调控有着极其重要的现实意义. 同时我们还发现, 在相当宽的pH范围内, 丝素蛋白的二级结构存在着中间体形态, 表明丝素蛋白的变性过程不符合简单的二态机制.     

Silk Fibroin/Wool Keratin Composite Scaffold with Hierarchical Fibrous and Porous Structure

The present study describes a silk microfiber reinforced meniscus scaffold (SMRMS) with hierarchical fibrous and porous structure made from silk fibroin (SF) and wool keratin (WK) using electrospinning and freeze-drying technology. This study focuses on the morphology, secondary structure, mechanical properties, and water absorption properties of the scaffold. The cytotoxicity and biocompatibility of SMRMS are assessed in vivo and in vitro. The scaffold shows hierarchical fibrous and porous structure, hierarchical pore size distribution (ranges from 50 to 650 µm), robust mechanical properties (compression strength can reach at 2.8 MPa), and stable biodegradability. A positive growth condition revealed by in vitro cytotoxicity testing indicates that the scaffold is not hazardous to cells. In vivo assessments of biocompatibility reveal that only a mild inflammatory reaction is present in implanted rat tissue. Meniscal scaffold made of SF/WK composite shows a potential application prospect in the meniscal repair engineering field with its development.     

Fractionation of Regenerated Silk Fibroin and Characterization of the Fractions

The molecular weight (MW) of regenerated silk fibroin (RSF) decreases during degumming and dissolving processes. Although MW and the MW distribution generally affect polymer material processability and properties, few reports have described studies examining the influences of MW and the distribution on silk fibroin (SF) material. To prepare different MW SF fractions, the appropriate conditions for fractionation of RSF by ammonium sulfate (AS) precipitation process were investigated. The MW and the distribution of each fraction were found using gel permeation chromatography (GPC) and SDS-polyacrylamide electrophoresis (SDS-PAGE). After films of the fractionated SFs formed, the secondary structure, surface properties, and cell proliferation of films were evaluated. Nanofiber nonwoven mats and 3D porous sponges were fabricated using the fractionated SF aqueous solution. Then, their structures and mechanical properties were analyzed. The results showed AS precipitation using a dialysis membrane at low temperature to be a suitable fractionation method for RSF. Moreover, MW affects the nanofiber and sponge morphology and mechanical properties, although no influence of MW was observed on the secondary structure or crystallinity of the fabricated materials.     

丝素蛋白修饰改性的聚羟基脂肪酸酯支架上人体平滑肌细胞的生长

聚三羟基丁酸脂和聚三羟基己酸脂的共聚物(PHBHH_x)是一种具有良好强度和韧性的生物可降解高分子材料, 可作为组织工程心脏瓣膜支架的选择材料之一. 但其生物相容性尚不甚理想. 为此, 本工作利用丝素蛋白修饰改性高分子多孔支架, 以提高支架的生物相容性. 并将人体平滑肌细胞接种在该复合支架上进行体外培养, 以证实改性效果. 其中, 用3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(MTT)方法测试细胞生长, 评估复合支架的细胞相容性. 并用扫描电子显微镜观察细胞在支架上的生长形态. 结果显示, 丝素蛋白修饰改性后的复合支架更有利于细胞的粘附与生长, 平滑肌细胞在支架上表现出良好的生长形态. 这表明, 丝素能够改善多孔支架的生物相容性, 使PHBHH_x/丝素蛋白复合物能更适宜作为组织工程心脏瓣膜的支架材料. 结果对于进一步研究细胞外间质在复合支架上的生长以及体外培养的组织重建有重要的参考意义.     

桑蚕丝素蛋白初始结构对其矿化作用的影响

以碱金属离子诱导桑蚕丝素蛋白溶液发生构象转变, 研究了蛋白质初始结构对其矿化作用的影响. FT-IR, XRD和SEM等测试结果显示, 未经任何处理的桑蚕丝素蛋白溶液矿化后形成片状复合物, 其无机相以二水磷酸氢钙(DCPD)为主; 而经过K^＋和Na^＋金属离子处理后, 桑蚕丝素溶液的结构由无规线团/螺旋构象向β-折叠发生转变, 矿化后成纤维状, 并相互结合呈现纳米级的三维多孔结构, 其无机相以热力学稳定的羟基磷灰石(HA)为主. 可以认为, 丝素蛋白结构转化为较伸展的β-折叠后, 使得更多的亲水基团暴露在外面, 在丝素蛋白分子不断凝聚成纤过程中, HA结晶快速生长并附着在这些微纤上, 最终形成纤维状的丝素蛋白/HA复合物. 该结果为阐明蛋白质的生物矿化过程及其调控机理提供了理论依据, 同时可以从矿化复合物的形成来反映这些微量元素可能对骨组织形成的影响, 为临床骨组织的修复提供一定的参考.     

时间分辨红外光谱对丝蛋白膜构象转变动力学的研究——再生蚕丝蛋白膜在高浓度醇溶液中的构象转变

运用时间分辨红外光谱研究再生蚕丝蛋白膜在高浓度醇溶液中(醇含量≥90％) 的构象转变过程．研究结果表明，丝蛋白膜在纯甲醇中可以发生构象转变，但是在 纯乙醇和纯异丙醇中却几乎不能发生构象转变．进一步研究发现，当乙醇和异丙醇 溶液中的水含量达到7％—8％时，丝蛋白开始发生构象转变．在研究的醇溶液浓度 范围中，丝蛋白发生构象转变的速率随醇溶液中水含量的增加而增大．根据实验结 果，认为丝蛋白膜在溶液体系中(无论是有机溶剂溶液还是离子溶液)发生构象转变 ，膜的溶胀是一个前提因素，其原因在于溶胀可使分子链获得运动的空间，从而通 过氢键重组而发生构象转变．