阅读说明：本技术 一种超薄透明丝素蛋白膜、制备方法及应用 (Ultrathin transparent silk fibroin film, preparation method and application ) 是由 汪涛 李飞 陈文浩 于 2020-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超薄透明丝素蛋白膜、制备方法及应用。该丝素蛋白膜表面光滑无孔,成膜厚度可控,为0.5-2μm,膜的透光率在可见光范围内超过90%。具体的制备方法是将丝素纤维或粉体溶解于含少量LiBr的有机溶剂中,得到高浓度的丝素蛋白液,然后将丝素蛋白液稀释过滤后,缓慢注入聚乙二醇溶液液面上,丝素蛋白液迅速在液-气界面扩散并固化成膜,再经纯水清洗、干燥后得到超薄透明丝素蛋白膜。本发明的制备方法简单高效,丝素蛋白膜厚度薄、透明度高,可应用于细胞培养支架、生物活性界面和柔性透明电子材料等方面。(The invention discloses an ultrathin transparent silk fibroin film, a preparation method and application. The silk fibroin membrane has smooth and non-porous surface, controllable membrane forming thickness of 0.5-2 mu m, and light transmittance of over 90% in a visible light range. The specific preparation method comprises the steps of dissolving the silk fibroin fibers or the powder in an organic solvent containing a small amount of LiBr to obtain a high-concentration silk fibroin solution, diluting and filtering the silk fibroin solution, slowly injecting the diluted and filtered silk fibroin solution onto the liquid surface of a polyethylene glycol solution, quickly diffusing the silk fibroin solution on a liquid-gas interface, curing the solution to form a film, and cleaning and drying the film by pure water to obtain the ultrathin transparent silk fibroin film. The preparation method is simple and efficient, and the silk fibroin film is thin and high in transparency, and can be applied to cell culture scaffolds, bioactive interfaces, flexible transparent electronic materials and the like.)

一种超薄透明丝素蛋白膜、制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种天然高分子膜材料，具体涉及一种超薄透明丝素蛋白膜、制备方法及应用，属天然高分子材料领域。

背景技术

丝素蛋白是一种天然高分子，其具有优良的生物相容性、机械性能以及光学性质。将丝素纤维溶解后得到丝素蛋白溶液，再制成丝素蛋白膜，在生物医用材料、生物光电子材料以及柔性显示器件等方面有广泛的研究与应用。2010年的文献Nature Materials的第96期第511-517页公开的名称为“Dissolvable films of silk fibroin for ultrathinconformal bio-integrated electronics”，将流延干燥制备较厚的丝素蛋白膜负载导电层，再将丝素膜部分溶解得到超薄导电膜，应用于脑组织部位共形集成电路。2011年的文献Advanced Materials的第23期第1630-1634页公开的名称为“Flexible Organic Thin-Film Transistors with Silk Fibroin as the Gate Dielectric”，将PET膜在2%的丝素溶液中浸泡后干燥，形成丝素薄膜绝缘栅极。2016年的文献Advanced Materials的第28期第4250-4265页公开的名称为“Silk Fibroin for Flexible Electronic Devices”，对应用丝素蛋白膜开发柔性电子器件进行综述。公开号为CN103861149A的中国发明专利“一种持久透明的丝素蛋白膜及其制备方法”将丝素溶液与小分子酰胺混合后干燥成膜，膜的透光率在90%以上，可用于人造角膜。公开号为CN101879098A的中国发明专利“使用丝蛋白的人工鼓膜及其制造方法”将丝素溶液干燥成膜应用于人工鼓膜。公开号为CN103361885A的中国发明专利“一种抗菌丝素纤维膜的制备方法”将纳米银混入丝素溶液中，再经静电纺丝法制备具有抗菌功能的丝素纤维膜，可用于生物医药领域。

但现有丝素蛋白膜的制备方法主要是溶液干燥法、静电纺丝法等，存在工艺条件繁复、耗时长、膜的均匀性差、膜的厚度难控制等问题，因此，改进丝素蛋白膜的制备方法，改善丝素蛋白膜的结构性能具有重要意义。近年来，基于液体表面的快速成膜技术引起研究者的关注，此法成膜速度快，成本低，膜的厚度薄且可控，具有推广应用优势。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种超薄透明丝素蛋白膜，所述丝素蛋白膜超薄柔软，膜表面光滑无孔，在可见光范围膜透光性可达90%以上，并且具有良好的力学性能和生物相容性，在细胞培养支架、生物活性界面和柔性透明电子材料等方面有良好的应用前景。

本发明的目的之二在于提供一种超薄透明丝素蛋白膜的制备方法，主要通过低浓度的LiBr有机溶剂体系溶解丝素，得到高浓度丝素蛋白液，再利用界面扩散原理使丝素蛋白液在有机溶液的液-气界面快速扩散成膜，方法简便高效，且丝素膜的厚度可调可控，包括以下步骤：

S1.将丝素纤维或粉体溶解于含LiBr的有机溶剂中，所述有机溶剂为甲醇或者丙酮，得到高浓度的丝素蛋白液；

S2.将步骤S1所得丝素蛋白液稀释至浓度为15~25%，将稀释丝素蛋白液离心过滤；

S3.将步骤S2得到的丝素蛋白液注入二醇溶液表面，迅速铺展成膜并固化；

S4.将步骤S3得到的丝素蛋白膜移出，用纯水浸泡、清洗，然后卷取，干燥，得到超薄透明丝素蛋白膜。

优选地，步骤S1所述LiBr的浓度为5~8%，丝素蛋白液的浓度为30~40%。

优选地，步骤S2所述的稀释溶剂为水、甲醇或者丙酮中的一种或几种。

优选地，步骤S3所述二醇溶液为浓度80~100%的聚乙二醇200。

优选地，步骤S3所述丝素蛋白液注入高度位于二醇溶液上方1~20mm。

优选地，步骤S3中成膜固化时间为2~30min。

优选地，步骤S4中丝素蛋白膜的干燥温度为25~50℃。

本发明所述的超薄透明丝素蛋白膜可应用于细胞培养支架、生物活性界面和柔性透明电子材料。

本发明的有益效果在于：本发明的丝素蛋白膜结构不同于静电纺纤维膜和溶液干燥膜，该膜具有超薄、柔软、透光率高等优点，以及具有良好的力学性能和生物相容性。本发明的制备方法是利用界面扩散原理，使丝素蛋白液在有机溶液的液-气界面快速扩散成膜，相比静电纺丝法和溶液干燥法而言，工艺简便高效，成膜质量高，可对膜进行结构调控。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是实施例2的丝素蛋白膜的光学图片和表面SEM图；

图2是实施例1的丝素蛋白膜的透光率图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明，但并非用于限制本发明。

实施例1

（1）将1 g丝素纤维放入20 ml的8 wt% LiBr/甲醇溶剂中，65 ℃下恒温溶解10小时，得到约30 wt%的丝素蛋白液；

（2）将丝素蛋白液用水稀释到浓度15wt%，再将稀释后的丝素蛋白液离心过滤；

（3）将过滤后的丝素蛋白液在90%聚乙二醇200溶液液面上方约10mm处缓慢注入，丝素蛋白液迅速在液面扩散成膜，固化20min；

（4）将丝素蛋白膜移出，经纯水浸泡、清洗，用滚筒卷取，在25℃下干燥，得到厚度约0.9µm的超薄透明丝素蛋白膜。

参见附图1，它是本实施例制备的丝素蛋白膜的光学图片和表面SEM图，可见膜表面光滑无孔。参见附图2，它是本实施例制备的丝素蛋白膜透光率测试图，可看出该膜的透光率在可见光范围内达到90%以上。

实施例2

（1）将1 g丝素纤维放入20 ml的5 wt% LiBr/丙酮溶剂中，60 ℃下恒温溶解12小时，将溶解后的产物过滤，得到约40wt%的丝素蛋白液；

（2）将丝素蛋白液用甲醇稀释到浓度25wt%，再将稀释后的丝素蛋白液离心过滤；

（3）将过滤后的丝素蛋白液在100%聚乙二醇200溶液液面上方约1mm处缓慢注入，丝素蛋白液迅速在液面扩散成膜，固化2min；

（4）将丝素蛋白膜移出，经纯水浸泡、清洗，用滚筒卷取，在50℃下干燥，得到厚度约2 µm的超薄透明丝素蛋白膜。

实施例3

（1）将1 g丝素纤维放入20 ml的6 wt% LiBr/丙酮溶剂中，60 ℃下恒温溶解10小时，将溶解后的产物过滤，得到约35wt%的丝素蛋白液；

（2）将丝素蛋白液用丙酮稀释到浓度20wt%，再将稀释后的丝素蛋白液离心过滤；

（3）将过滤后的丝素蛋白液在80%聚乙二醇200溶液液面上方约20mm处缓慢注入，丝素蛋白液迅速在液面扩散成膜，固化30min；

（4）将丝素蛋白膜移出，经纯水浸泡、清洗，用滚筒卷取，在37℃下干燥，得到厚度约0.5µm的超薄透明丝素蛋白膜。

实施例4

（1）将1 g丝素纤维放入20 ml的6 wt% LiBr/甲醇溶剂中，65℃下恒温溶解12小时，将溶解后的产物过滤，得到约33wt%的丝素蛋白液；

（2）将丝素蛋白液用水稀释到浓度20wt%，再将稀释后的丝素蛋白液离心过滤；

（3）将过滤后的丝素蛋白液在95%聚乙二醇200溶液液面上方约1mm处缓慢注入，丝素蛋白液迅速在液面扩散成膜，固化5min；

（4）将丝素蛋白膜移出，经纯水浸泡、清洗，用滚筒卷取，在25℃下干燥，得到厚度约1.5µm的超薄透明丝素蛋白膜。