羅丹明改性天然蠶絲的制備及結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、近年來，蠶絲蛋白作為一種新型的環(huán)境友好型生物可降解高分子材料引起了研究者的廣泛興趣。通過喂食法得到彩色蠶絲已經(jīng)有相當(dāng)一段時(shí)間的歷史，但是由于受到表征技術(shù)和功能分子設(shè)計(jì)的限制，一直沒有進(jìn)展。最近，將熒光染料通過喂食引入絲素蛋白纖維中給熒光蠶絲的研究帶來了新的進(jìn)展，并在醫(yī)藥領(lǐng)域中取得了重要的應(yīng)用。但是，目前喂食法得到熒光功能絲領(lǐng)域的研究才剛剛起步。本文主要以五種結(jié)構(gòu)相近的熒光染料為研究對(duì)象，通過喂食法成功制備得到了熒光蠶絲。我們進(jìn)一步利用廣

2、角X射線散射(WAXD)，顯微紅外光譜(M-FTIR)，熒光光譜(FS)等表征方法研究了染料結(jié)構(gòu)、含量、喂食方式等因素對(duì)熒光染料進(jìn)入蠶絲的影響，以及討論了這些熒光染料的添加對(duì)絲素蛋白結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。同時(shí)針對(duì)熒光染料羅丹明B，比較了喂食法和染色法制備熒光蠶絲纖維的結(jié)構(gòu)和性能差別。主要結(jié)果如下:
　　(1)通過比較五種不同熒光染料（熒光素鈉鹽、羅丹明110、羅丹明B、羅丹明101內(nèi)鹽、吖啶橙）進(jìn)入絲素蛋白的量，我們發(fā)現(xiàn)，這五種熒

3、光染料中，蠶絲中幾乎沒有熒光素鈉鹽，熒光素鈉鹽的溶解度很大，還沒進(jìn)入絲腺內(nèi)就直接被排出體外。羅丹明110雖然能進(jìn)入腺體，但是不容易進(jìn)入腺體內(nèi)凝膠的疏水區(qū)，大部分羅丹明110是與凝膠的親水鏈段存在分子間作用力，只有少量的羅丹明110能進(jìn)入凝膠的疏水鏈段，所以絲膠中羅丹明110的量是絲素中的量的4倍。蠶絲中羅丹明B與羅丹明101內(nèi)鹽的量都集中在絲素蛋白內(nèi)，絲素中羅丹明101內(nèi)鹽的量是絲膠中的量的十倍多，絲素中羅丹明B的量是絲膠中的量的四倍多

4、，所以羅丹明101內(nèi)鹽這種結(jié)構(gòu)更容易進(jìn)入絲素蛋白纖維內(nèi)。吖啶橙沒有親水的基團(tuán)，在水中的溶解度非常小，很難進(jìn)入腺體內(nèi)，所以蠶絲中吖啶橙的量非常的少，僅是蠶絲中羅丹明B量的十分之一。對(duì)于進(jìn)入腺體的吖啶橙，吖啶橙更容易進(jìn)入凝膠的疏水區(qū)，所以絲素中的吖啶橙的量比絲膠中的吖啶橙的量多。
　　(2)我們得到熒光功能分子進(jìn)入蠶絲要具備兩個(gè)條件，首先是要具備親水基團(tuán)，這樣能保證物質(zhì)能隨著體液進(jìn)入腺體，此外還要具有易于與絲素蛋白膠束形成氫鍵的疏水基

5、。
　　(3)通過紅外光譜，我們發(fā)現(xiàn)喂食法將熒光染料添加到絲素蛋白纖維，會(huì)對(duì)絲素蛋白的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。添加羅丹明110會(huì)抑制絲素蛋白分子間氫鍵的形成。而喂食法添加羅丹明B，有利于絲素蛋白分子間形成氫鍵，使得絲素蛋白酰胺Ⅲ帶的吸收峰向低波數(shù)移動(dòng)。此外，羅丹明B的添加會(huì)抑制絲素蛋白的無歸卷曲構(gòu)像向β-折疊構(gòu)像轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致β-折疊構(gòu)像減少。與羅丹明B相同，喂食羅丹明101內(nèi)鹽有利于絲素蛋白纖維分子之間形成分子間作用力。但是，添加吖啶橙對(duì)絲素

6、蛋白纖維的結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響。
　　(4)這些熒光染料的添加會(huì)使得絲素蛋白的結(jié)晶度降低，而羅丹明B和吖啶橙的添加還會(huì)使得絲素蛋白的晶面間距變小。添加這些熒光染料得到的絲素蛋白纖維的拉伸強(qiáng)度和模量都有所降低，但都降低的不是很明顯。
　　(5)我們還研究了喂食和染色絲素蛋白纖維的差異。喂食法中，隨著羅丹明B質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，絲素蛋白的結(jié)晶衍射峰的強(qiáng)度降低，高階結(jié)晶衍射峰逐漸消失，結(jié)晶度降低，晶粒尺寸減小，晶胞參數(shù)和次結(jié)晶參數(shù)變小。由