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丝素蛋白(SF)作为一种天然纤维结构蛋白,其来源丰富、成本低廉,并具有独特的理化性能和良好的生物相容性。SF纤维材料具有优异的力学性能,但其再生材料因溶解后二级结构发生转变而易溶于水,制成膜后硬且脆,力学性能较差,这就限制了SF膜在生物领域的应用,将丝素蛋白纤维布(SFF)作为增强相制备SFF/SF复合膜,提高了材料的力学性能。氧化石墨烯(GO)是一种单片层的石墨类衍生物,含有丰富的含氧基团,采用浇铸和层层组装的方法将其与SF复合制备了不同形式的GO/SF复合膜,并研究了复合膜的结构与性能。本研究主要分为三部分内容。 首先,将蚕丝布脱胶得到SFF,用CaCl2∶EtOH∶H2O(1∶2∶8)三元溶液预处理SFF、LiBr溶液预处理SFF,经过5min,10min,20min和30min浸泡预处理后,再将SFF与SF进行复合制备SFF/SF复合膜。通过SEM和FTIR对预处理后的SFF进行表征,发现SFF纤维表面出现裂纹与缝隙。SFF与SF复合后,拉伸强度由纯SF膜的8.95MPa提高到19.42MPa,增加了117%;用京尼平(GP)交联后,进一步提高到28.32MPa,增加了216%;而经CaCl2∶EtOH∶H2O(1∶2∶8)三元溶液和LiBr溶液分别处理SFF后制备的SFF/SF复合膜的拉伸强度最大分别达31.77MPa和33.39MPa,分别提高了255%和273%。再用GP交联后,复合膜的拉伸强度分别比交联前提高了16%和18%。这些结果说明通过表面预处理的SFF能与SF有更大的结合面积,因此提高了两相间界面的结合作用,从而增强了复合膜的力学性能,用GP交联后复合膜力学性能进一步提高。 其次,采用溶液浇铸技术制备了GO/SF复合膜。将采用Hummers方法制备的氧化石墨用超声剥离制备出在水中稳定分散的GO分散液,再通过超声将其与SF溶液混合,得到均相的GO/SF混合溶液。利用GO/SF混合溶液制备两组材料:1)在混合溶液中加入GP交联后12h后再通过流延法制备GO/SF浇铸复合膜;2)将混合溶液直接通过流延法制备GO/SF浇铸复合膜,再分别用GP交联和乙醇溶液浸泡。用FTIR和XRD表征发现,SF和GO两相间以氢键结合,GO能均匀分散在SF基质中,并在成膜过程中起到成核剂的作用,促进SF结构中α-helix晶型的形成;成膜前交联能使材料中SF的silkⅠ完全转变为silkⅡ结构。复合膜的吸水率随着GO含量的提高而提高,最高值达56.61%,经过交联后复合膜吸水率有所降低,但仍随GO含量的提高而提高,最高值为44.85%。成膜后分别用乙醇室温浸泡和GP在37℃下浸泡两种方法处理GO/SF浇铸复合膜,结果发现乙醇比GP交联更能使材料中SF的silkⅠ结构能转变为silkⅡ结构,但在复合膜中silkⅠ含量较高时,两种处理方法都不能使其完全消失。 最后,将载玻片在H2SO4/H2O2(v/v=3∶1)混合溶液中浸泡使表面羟基化得到活化玻片,用GO溶液和SF溶液在载玻片表面层层组装(LBL),交替沉积不同的次数的GO和SF,得到层数不一的GO/SF层层组装复合膜,并在组装过程中用乙醇浸泡SF,使其结构向β-sheet发生转变。用UV-vis对组装过程进行表征,随着沉积层数的增加,GO在300nm波长处的UV-vis吸光度特征峰强呈线性增长,表明GO和SF在载玻片表面均匀组装,通过控制组装层数、GO浓度和SF浓度可以调节GO/SF层层组装复合膜的厚度。用浸泡模拟体液(SBF溶液)实验研究复合膜的体外生物活性,FESEM和XRD的结果表明复合膜表面有羟基磷灰石生成,说明材料具有良好的生物活性。