專利名稱:絲素蛋白多孔質體的制造方法
技術領域:
本發(fā)明涉及絲素蛋白(silk fibroin)多孔質體的制造方法。
背景技術:
能夠利用蛋白質、糖類等生物源物質制作的多孔質體已被用于創(chuàng)傷包覆材料、止血海綿、藥劑緩釋載體等醫(yī)療領域,紙尿布、生理用品等生活日用品領域,能有效用作作為微生物、細菌等棲身地的支持體的水凈化領域,美容沙龍、個人用的用于保濕等的化妝品/ 美容領域,組織工程學、再生醫(yī)學工程學中的細胞培養(yǎng)支持體、組織再生支持體等產業(yè)上的廣闊領域中。作為構成這些多孔質體的生體源物質,已知的是纖維素、幾丁質等糖類,膠原、角蛋白、絲素蛋白等蛋白質類。其中,作為蛋白質,膠原是一直以來最常用的,但自從BSE問題出現(xiàn)后,利用來自于牛的膠原已變得越來越困難。此外,角蛋白可以從羊毛、羽毛而獲得,但原料的獲得方面存在問題,工業(yè)上也難以利用。羊毛的原料價格非常昂貴,而羽毛則由于沒有銷售的市場而無法獲得原料。與這些相對,從原料獲得的觀點來看,絲素蛋白能夠期待穩(wěn)定供給,進而價格也穩(wěn)定,因此更易于工業(yè)利用。絲素蛋白除用于衣服類用途以外,有著長期以來被用作手術用縫合線的實際應用,目前還被用作食品、化妝品的添加物,對人體的安全性方面也不存在問題,因此能夠充分用于上述多孔質體的利用領域。對于制作絲素蛋白多孔質體的方法,存在幾種報道。例如,存在迅速冷凍絲素蛋白水溶液后將其浸漬于結晶化溶劑中,同時進行融解和結晶化從而獲得的方法(專利文獻 1)。然而,該方法需要大量使用作為結晶化溶劑的有機溶劑,進而無法否定溶劑殘留的可能性,在醫(yī)療領域等上述應用領域中的用途方面存在問題。其次,存在將絲素蛋白水溶液的PH 保持在6以下而使其凝膠化或在其水溶液中加入貧溶劑使其凝膠化,并將獲得的凝膠凍干而制作多孔質體的方法(專利文獻幻。然而,該方法無法獲得具有充分強度的多孔質體。 此外,還報道了冷凍絲素蛋白水溶液后長時間維持凍結狀態(tài)從而制作多孔質體的方法(專利文獻幻。然而,發(fā)明人等的研究發(fā)現(xiàn),該方法缺乏再現(xiàn)性,多數情況下無法制作多孔質體。對上述絲素蛋白多孔質體的制作方法進行比較并報告了可靠且簡便的方法(專利文獻4,非專利文獻1)。該方法對絲素蛋白水溶液添加少量的有機溶劑后,進行一定時間的冷凍、融解,從而獲得絲素蛋白多孔質體。該方法中,由于連少量使用的有機溶劑也通過利用超純水進行的洗滌工序而除去,幾乎不存在殘留的有機溶劑,進而獲得的含水狀態(tài)的多孔質體比在此之前報道的多孔質體強度更高,形態(tài)穩(wěn)定性優(yōu)異?,F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開平8-41097號公報專利文獻2 日本特公平6-94518號公報
3CN
專利文獻3 日本特開2006-249115號公報專利文獻4 日本專利第3412014號公報非專利文獻非專利文獻:Biomacromolecules, 6, 3100-3106 (2005)
發(fā)明內容
雖然強度還取決于多孔質體的使用領域、使用方法,但根據專利文獻4的方法制作的多孔質體也存在強度不足的情況,期望進一步提高強度。因此,本發(fā)明的目的在于提供一種制造具有優(yōu)異的力學特性的絲素蛋白多孔質體的方法。本發(fā)明人等反復進行了深入研究,結果發(fā)現(xiàn)通過將在絲素蛋白水溶液中添加脂肪族羧酸而成的溶液凍結,接著將其融解,從而能夠獲得強度高的多孔質體。S卩,本發(fā)明提供一種絲素蛋白多孔質體的制造方法,所述方法將在絲素蛋白水溶液中添加脂肪族羧酸而成的絲素蛋白溶液凍結,接著將其融解,從而獲得多孔質體。根據本發(fā)明,能夠簡便地獲得強度高的絲素蛋白多孔質體。
圖1是實施例1中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖2是實施例2中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖3是實施例3中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖4是實施例4中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖5是實施例5中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖6是實施例6中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖7是實施例7中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖8是實施例8中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖9是實施例9中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖10是比較例1中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖11是比較例2中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖12是比較例3中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖13是比較例4中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖14是比較例5中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖15是比較例6中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖16是比較例7中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖17是比較例8中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖18是比較例9中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖19是比較例10中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖20是比較例11中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖21是比較例12中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖22是表示實施例10 13中制作的絲素蛋白多孔質體的25%壓縮硬度的圖表。
圖23是實施例10中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖M是實施例12中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖25是表示實施例14 16中制作的絲素蛋白多孔質體的25%壓縮硬度的圖表。圖沈是實施例14中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖27是實施例15中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖觀是實施例16中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖四是表示實施例17 19中制作的絲素蛋白多孔質體的25%壓縮硬度的圖表。圖30是實施例17中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖31是實施例18中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖32是實施例19中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖33是表示實施例20 22中制作的絲素蛋白多孔質體的力學特性的圖表。圖34是實施例20中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖35是實施例21中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。圖36是實施例22中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片。
具體實施例方式本發(fā)明的絲素蛋白多孔質體的制造方法的特征在于,將在絲素蛋白水溶液中添加脂肪族羧酸而成的絲素蛋白溶液凍結,接著將其融解,從而獲得多孔質體。此外,本發(fā)明的制造方法中,優(yōu)選還含有將融解后獲得的多孔質體浸漬于純水中或通過凍干而除去前述脂肪族羧酸的工序。本發(fā)明中使用的絲素蛋白可以是由家蠶、野蠶、天蠶等蠶產生的絲素蛋白中的任意一種,對其制造方法也沒有限制。本發(fā)明中,以絲素蛋白水溶液形式使用,但絲素蛋白溶解性差,難以直接溶解于水。作為獲得絲素蛋白水溶液的方法,可以使用公知的所有方法, 簡便的方法是,將絲素蛋白溶解于高濃度的溴化鋰水溶液后,經歷透析脫鹽、風干濃縮的方法。在本發(fā)明的絲素蛋白多孔質體的制造方法中,絲素蛋白的濃度在添加脂肪族羧酸而成的絲素蛋白溶液中優(yōu)選為0. 1 40質量%,更優(yōu)選為0. 5 20質量%,進一步優(yōu)選為 1.0 12質量%。通過設定在該范圍內,能夠高效地制造具有充分強度的多孔質體。本發(fā)明中,對絲素蛋白水溶液中添加的脂肪族羧酸沒有特別限制,優(yōu)選為水溶性的脂肪族羧酸,更優(yōu)選在水中的溶解度高的脂肪族羧酸。此外,作為本發(fā)明中使用的脂肪族羧酸,優(yōu)選PKa為5. 0以下者,更優(yōu)選為3. 0 5. 0者,進一步優(yōu)選為3. 5 5. 0者。作為本發(fā)明中使用的脂肪族羧酸,可以優(yōu)選使用例如碳原子數為1 6的飽和或不飽和的一元羧酸、二元羧酸、三元羧酸,可以列舉出例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、琥珀酸、 乳酸、丙烯酸、2-丁烯酸、3-丁烯酸等。這些脂肪族羧酸可以單獨使用或者將2種以上組合使用。絲素蛋白水溶液中添加的脂肪族羧酸的量在絲素蛋白溶液中為0. 01 18. 0質量%,更優(yōu)選為0. 1 5. 0質量%。通過設定在該范圍內,能夠制造具有充分強度的多孔質體。在本發(fā)明的制造方法中,使在絲素蛋白水溶液中添加脂肪族羧酸而成的溶液流入模具或容器中,放入低溫恒溫槽中將其凍結,接著將其融解,從而制造絲素蛋白多孔質體。作為凍結溫度,只要是添加脂肪族羧酸而成的絲素蛋白水溶液凍結的溫度,就沒有特別限制,優(yōu)選為-1 _40°C左右,更優(yōu)選-5 _40°C左右,進一步優(yōu)選-10 -30°C。作為凍結時間,為了使添加脂肪族羧酸而成的絲素蛋白水溶液充分凍結且能夠使凍結狀態(tài)維持一定時間,優(yōu)選為2小時以上,進一步優(yōu)選4小時以上。作為凍結的方法,可以一次性將添加脂肪族羧酸而成的絲素蛋白水溶液降溫至凍結溫度進行凍結,但從獲得結構均一的絲素蛋白多孔質體方面來看,優(yōu)選在凍結前將添加脂肪族羧酸而成的絲素蛋白水溶液暫時在4 _9°C左右、優(yōu)選在0 _5°C左右保持30分鐘以上,使反應容器內均一化后,降溫至凍結溫度進行凍結。進而,在將該保持溫度設定為-1 -9°C左右、優(yōu)選_1°C -5°C左右時,絲素蛋白水溶液在凍結前成為達到過冷卻狀態(tài)的溫度(過冷卻溫度),可以獲得結構更均一的絲素蛋白多孔質體。此外,通過調整在該過冷卻溫度下保持的時間、從過冷卻溫度降溫至凍結溫度的溫度梯度等,能夠獲得結構更均一的絲素蛋白多孔質體,此外還能在某種程度上控制多孔質體的結構、強度。之后,將凍結了的絲素蛋白溶液融解,從而可以獲得絲素蛋白多孔質體。作為融解的方法沒有特別限制,可以列舉出自然融解、在恒溫槽內保管等。獲得的多孔質體中含有脂肪族羧酸,需要根據用途除去脂肪族羧酸或調整其濃度。這種情況下,可以在制造絲素蛋白多孔質體后通過適當的方法除去多孔質體中的脂肪族羧酸、調整其濃度。具體而言,作為最簡便的方法,可以列舉出將多孔質體浸漬于純水中進行透析的方法。此外,作為在制造絲素蛋白多孔質體后調整水分濃度的方法,可以列舉出例如對絲素蛋白多孔質體進行干燥而蒸發(fā)水分的方法。作為干燥的方法可以列舉出自然干燥、凍干、加熱干燥等,從抑制干燥時的收縮的觀點出發(fā),優(yōu)選凍干。通過將多孔質體利用凍干等進行干燥,能夠同時除去脂肪族羧酸和水分。予以說明,根據本發(fā)明的制造方法獲得的絲素蛋白多孔質體,可以通過適當選擇制作多孔質體時的模具或容器而制成膜狀、塊狀、管狀等與目標相應的形狀。根據本發(fā)明的制造方法獲得的絲素蛋白多孔質體具有海綿狀的多孔質結構,通常若未通過凍干等對該多孔質體除水則會含有水,為含水狀態(tài)的堅硬的結構物。根據本發(fā)明的制造方法獲得的多孔質體中的細孔的大小(細孔直徑)通常為 10 300μπι。此外,通過將多孔質體凍干可以獲得絲素蛋白多孔質體的干燥品。根據本發(fā)明的制造方法獲得的絲素蛋白多孔質體具有優(yōu)異的力學特性。S卩,與專利文獻4中使用的使用了作為有機溶劑的甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、甘油、二甲基亞砜 (DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、吡啶、丙酮、乙腈的多孔質體相比,具有更大的拉伸強度,此外,具有相對較大的伸長(伸^ )。根據本發(fā)明的制造方法獲得的絲素蛋白多孔質體吸水性高且安全性方面也不存在問題,因此可以廣泛用于以保濕等為目的的化妝品/美容領域等。具體而言,可以合適地用作剝落式面膜(Peeling I^ack)、化妝用粉撲。此外,通過改變凍結中使用的容器的形狀,可以容易地獲得希望形狀的多孔質體,因此例如可以合適地用作配合面部形狀的面罩 (face mask)0此外,根據本發(fā)明的制造方法獲得的絲素蛋白多孔質體由于可以通過改變吸水量而控制其重量且安全性方面不存在問題,因此例如可以合適地用作牽拉在內窺鏡觀察下切除的生物體組織的重物(重0 )。此外,根據本發(fā)明的制造方法獲得的絲素蛋白多孔質體由于強度、吸水性高且安全性方面不存在問題,因此可以合適地用于創(chuàng)傷包覆材料、藥劑緩釋載體、止血海綿等醫(yī)療領域,紙尿布、生理用品等生活日用品領域,組織工程學、再生醫(yī)學工程學中的細胞培養(yǎng)支持體、組織再生支持體,水凈化用途/環(huán)境領域中作為微生物、細菌等棲身地的支持體等。實施例以下通過實施例更具體地說明本發(fā)明,但本發(fā)明不受這些實施例任何限定。實施例1(絲素蛋白溶液的制備)絲素蛋白溶液如下獲得,S卩,將絲素蛋白粉末(KB SeiRen(KB七一 ^ > )公司制造,商品名“Silkp0Wder IM")溶解于9M溴化鋰水溶液中,通過離心分離除去不溶物后, 相對于超純水反復透析,從而獲得。將獲得的絲素蛋白溶液在透析管中風干、濃縮。在該濃縮液中加入甲酸水溶液,制備絲素蛋白濃度為5質量%、甲酸濃度為2質量%的絲素蛋白溶液。(絲素蛋白多孔質體的制造)使該絲素蛋白溶液流入用鋁板制作的模具(內側尺寸80mmX40mmX4mm)中,放入低溫恒溫槽(EYELA公司制,NCB-3300),凍結保存。(凍結條件)就凍結而言,將裝入了絲素蛋白溶液的模具投入預先冷卻到_5°C的低溫恒溫槽中保持2小時,然后以3°C /h的冷卻速度冷卻5小時直至槽內達到-20°C,然后在-20°C下保持5小時。通過自然解凍使凍結的試樣恢復至室溫后,將其從模具中取出,浸漬于超純水中, 1天交換2次超純水,交換3天,從而除去使用的甲酸。使用INSTR0N公司微型試驗機5548型對獲得的絲素蛋白多孔質體的力學特性進行評價。從制作的絲素蛋白多孔質體切出40mmX4mmX4mm的試驗片,在2mm/min的條件下拉伸該試驗片,測定此時的拉伸強度(最大斷裂強度)和最大(斷裂)應變(伸長)。此外,由對強度和應變作圖時的斜率求出彈性模量。其結果示于表1。予以說明,測定結果表示的是由制作的多孔質體切出5片試驗片并從不同日期制作的多孔質體切出5片試驗片、 對這10片進行測定而得的平均值。此外,用電子掃描顯微鏡觀察獲得的絲素蛋白多孔質體的結構。電子掃描顯微鏡使用的是Wiilips公司制的XL30-FEG,在低真空無蒸鍍模式、加速電壓IOkV下進行測定。 予以說明,就絲素蛋白多孔質體的結構而言,并非是觀察多孔質體的表面,而是觀察切斷多孔質體露出的內部。獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖1。此外,將獲得的絲素蛋白多孔質體浸漬在超純水中,使其含水直至平衡狀態(tài),測定濕重量(Wa)。將該多孔質體凍干,充分干燥,測定多孔質體的干燥重量(Wb)。由這些值按照下式算出多孔質體的含水率。結果如后所述。含水率(%) = (ffa-ffb) X 100/ffa實施例2
在實施例1中,使用乙酸代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖2。實施例3在實施例1中,使用丙酸代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖3。實施例4在實施例1中,使用丁酸代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖4。實施例5在實施例1中,使用琥珀酸代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖5。實施例6在實施例1中,使用乳酸代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖6。實施例7在實施例1中,使用丙烯酸代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖7。實施例8在實施例1中,使用2-丁烯酸代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖8。實施例9在實施例1中,使用3-丁烯酸代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖9。比較例1在實施例1中,使用甲醇代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖10。比較例2在實施例1中,使用乙醇代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖U。比較例3在實施例1中,使用異丙醇代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖12。比較例4在實施例1中,使用丁醇代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖13。比較例5在實施例1中,使用叔丁醇代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖14。比較例6
在實施例1中,使用甘油代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖15。比較例7在實施例1中,使用DMSO代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖16。比較例8在實施例1中,使用DMF代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖17。比較例9在實施例1中,使用吡啶代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖18。比較例10在實施例1中,使用乙腈代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖19。比較例11在實施例1中,使用丙酮代替甲酸,除此以外同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。其力學特性的評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖20。比較例12專利文獻2的實施例8中,在絲素蛋白水溶液中加入乙酸溶液,析出凝膠狀物,將獲得的凝膠凍干,獲得多孔質體。在按照該記載的追加試驗中,未生成凝膠,按照下述條件獲得凝膠狀物和多孔質體。首先,在50mL 5%絲素蛋白水溶液中加入130mL pH2. 65的乙酸溶液(該階段pH 為3. 0),將獲得的溶液在5°C下靜置40小時,結果生成了凝膠。對獲得的凝膠進行離心分離,除去上清液后,在-30°C下凍結3小時后,進行50小時凍干,結果獲了多孔質體。其多孔質體的力學特性評價結果示于表1。此外,獲得的多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖21。表 1添加的有機化合物拉伸強度[kPa]最大應變彈性模量pKa實施例1甲酸80.00.64203.63.77實施例2乙酸118.90.76290.44.56實施例3丙酸98.00.70229.34.67實施例4丁酸145.70.53287.34.63實施例5琥珀酸101.60.54158.84.00實施例6乳酸116.80.59189.63.66實施例7丙烯酸154.90.70322.24.25實施例82-丁烯酸96.30.45261.74.69實施例93-丁烯酸107.00.49272.94.42比較例1甲醇28.00.5442.715.54比較例2乙醇29.10.21175.616.0比較例3異丙醇14.30.3626.816.5比較例4丁醇57.30.39141.916.1比較例5叔丁醇39.10.3093.318比較例6甘油5.50.1344.114.15比較例7DMSO42.60.5386.435比較例8DMF66.20.64192.6-比較例9吡咬71.60.53251.45.14比較例10乙腈72.40.53180.225比較例11丙酮72.60.52234.120比較例12乙酸5.50.070.064.56由表1所示的結果可知,使用了脂肪族羧酸的實施例1 9的絲素蛋白多孔質體的拉伸強度,與專利文獻4中使用的使用了作為有機溶劑的甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、叔丁醇、甘油、DMS0、DMF、吡啶、乙腈、丙酮的比較例1 11中任何一種絲素蛋白多孔質體的拉伸強度相比均更大。此外,實施例1 9的絲素蛋白多孔質體的最大應變(伸長)也大。進而,實施例1 9中制作的多孔質體與比較例12相比顯示出更高的拉伸強度。此外,根據圖1來看,實施例1中制作的絲素蛋白多孔質體是由比較薄的壁和數十 μ m的空孔構成的多孔質結構。對于實施例2 9中制作的絲素蛋白多孔質體的剖面(圖 2 9),也獲得了基本相同的電子掃描顯微鏡照片。予以說明,比較例的絲素蛋白多孔質體的剖面(圖10 20)雖然也存在具有同樣的多孔質結構的部分、和層狀結構的部分,但看不到這些結構和力學特性的相關性。此外, 比較例12中,無法確認明顯的多孔質結構??芍獙嵤├? 9中制作的絲素蛋白多孔質體的含水率與比較例1 11中制作的多孔質體的含水率基本相同,在94% 96%的范圍。予以說明,比較例12中制作的多孔質體非常脆,無法算出含水率。予以說明,使用上述實施例中獲得的絲素蛋白多孔質體作為培養(yǎng)床來培養(yǎng)光合細菌,結果確認了細菌的增殖。實施例10在實施例1中,使用乙酸代替甲酸,使由鋁板制作的模具的內側尺寸為 80mmX40mmX10mm,使凍結條件為如下,除此以外與實施例1同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。予以說明,獲得的多孔質體通過與實施例1所述的同樣方法除去乙酸。(凍結條件)就凍結而言,將裝入了絲素蛋白溶液的模具投入預先冷卻到-1°C的低溫恒溫槽中保持0. 5小時,然后以3°C /h的冷卻速度冷卻6小時20分鐘直至槽內達到-20°C,然后在-20°C下保持5小時。通過自然解凍使凍結的試樣恢復至室溫后,將其從模具中取出,從而獲得絲素蛋白多孔質體。該絲素蛋白多孔質體保持了作為模具使用的容器的形狀。對該絲素蛋白多孔質體,通過以下方法測定25%壓縮硬度。(通過壓縮試驗測定25%壓縮硬度)將獲得的絲素蛋白多孔質體在純水中靜置1天使其完全吸水后,利用壓縮試驗機測定其硬度。壓縮試驗機使用的是(株)島津制作所制的EZ Test,負荷元件(load cell) 使用的是ION和50N的元件,負荷板使用的是直徑8mm的板。以lmm/min的速度將多孔質體壓縮初期厚度的25%,讀取此時施加的荷重,將其作為25%壓縮硬度。25%壓縮硬度示于圖22和表2。予以說明,測定結果為對制作的多孔質體的任意的5個位置、和不同日期制作的多孔質體的任意的5個位置共計10個位置測得的平均值(士標準偏差)。此外,該絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖23。實施例11在實施例10中,將在-1°C維持的時間從0. 5小時變成5小時,除此以外與實施例 10同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。獲得的多孔質體的25%壓縮硬度示于圖22和表2。實施例12在實施例10中,將在-1°C維持的時間從0. 5小時變成10小時,除此以外與實施例 10同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。獲得的多孔質體的25%壓縮硬度示于圖22和表2。此外,該絲素蛋白多孔質體的剖面的電子掃描顯微鏡照片示于圖24。實施例13在實施例10中,將在-1°C維持的時間從0. 5小時變成50小時,除此以外與實施例 10同樣地獲得絲素蛋白多孔質體。獲得的多孔質體的25%壓縮硬度示于圖22和表2。表權利要求
1.一種絲素蛋白多孔質體的制造方法,其特征在于,將在絲素蛋白水溶液中添加脂肪族羧酸而成的絲素蛋白溶液凍結,接著將其融解,從而獲得多孔質體。
2.根據權利要求1所述的絲素蛋白多孔質體的制造方法,還含有將融解后獲得的所述多孔質體浸漬于純水中而除去所述脂肪族羧酸的工序或進行凍干從而除去所述脂肪族羧酸的工序。
3.根據權利要求1或2所述的絲素蛋白多孔質體的制造方法,其特征在于,在將添加所述脂肪族羧酸而成的絲素蛋白溶液凍結前,在過冷卻狀態(tài)下保持一定時間。
4.根據權利要求1 3中任意一項所述的絲素蛋白多孔質體的制造方法,所述脂肪族羧酸的添加量在絲素蛋白溶液中為0.01 18.0質量%。
5.根據權利要求1 4中任意一項所述的絲素蛋白多孔質體的制造方法,絲素蛋白的濃度在添加所述脂肪族羧酸而成的絲素蛋白溶液中為0. 1 40質量%。
6.根據權利要求1 5中任意一項所述的絲素蛋白多孔質體的制造方法,所述脂肪族羧酸為選自碳原子數1 6的飽和或不飽和的一元羧酸、二元羧酸和三元羧酸組成的組中的1種以上。
7.根據權利要求6所述的絲素蛋白多孔質體的制造方法,所述脂肪族羧酸為選自甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、琥珀酸、乳酸、丙烯酸、2- 丁烯酸和3- 丁烯酸組成的組中的1種以上。
全文摘要
一種絲素蛋白多孔質體的制造方法,其特征在于,將在絲素蛋白水溶液中添加脂肪族羧酸而成的絲素蛋白溶液凍結,接著將其融解,從而獲得多孔質體。本發(fā)明可以提供一種制造具有優(yōu)異的力學特性的絲素蛋白多孔質體的方法。
文檔編號C08J9/28GK102388094SQ20108001578
公開日2012年3月21日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權日2009年4月6日
發(fā)明者安部剛史, 小林一稔, 玉田靖, 角直佑 申請人:日立化成工業(yè)株式會社, 獨立行政法人農業(yè)生物資源研究所