本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及為一種具有熒光性質(zhì)的金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

熒光材料是一種具有優(yōu)良光學(xué)性質(zhì)的材料，其可以被應(yīng)用于熒光成像，防偽材料制備以及生物傳感器制造等領(lǐng)域。熒光材料主要可以分為兩大類，第一類是具有熒光性質(zhì)的有機(jī)分子，如羅丹明等，第二類是具有熒光性質(zhì)的納米材料，如量子點(diǎn)材料等。然而，無論是哪一類熒光材料，大多都具有毒性，生物相容性差，例如量子點(diǎn)材料，其通常的組成為硒化鎘，硫化鋅等成分，具有較大的毒性，對人體和生物體有害。近年來，以金納米粒子為基底的熒光材料受到眾多關(guān)注，利用特定的化學(xué)濕法所制備得到的金納米粒子具有穩(wěn)定高強(qiáng)度的熒光性質(zhì)，而且金納米粒子具有良好的生物相容性，并且無毒健康，所以此種熒光納米材料的應(yīng)用前景廣泛。

絲素蛋白是一種天然高分子蛋白，由于其具有優(yōu)異的力學(xué)性能、生物相容性以及生物降解性，且對人體無毒、無害，近年來被廣泛應(yīng)用于藥物傳輸、生物醫(yī)學(xué)、化妝品以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的以絲素蛋白為基底的生物材料被發(fā)明創(chuàng)造并且應(yīng)用。例如，絲素蛋白薄膜可以作為制備生物傳感器的基底，絲素蛋白凝膠可以做為生物粘合劑；絲素蛋白粉末可以作為護(hù)膚品的添加劑以增加互粉品的保水性和生物相容性；絲素蛋白納米小球可以作為藥物傳輸和釋放的載體被應(yīng)用到生物醫(yī)療領(lǐng)域。

利用絲素蛋白為基底來制備具有熒光性質(zhì)的金屬納米粒子-絲素蛋白功能性復(fù)合材料是一個(gè)很重要也很有前景的領(lǐng)域。所制備得到的復(fù)合材料在具備熒光性質(zhì)的同時(shí)，還同時(shí)兼具絲素材料的各種優(yōu)良性質(zhì)，并且此種復(fù)合材料可以被制造成各種各樣形式的材料，如薄膜，凝膠，凍干粉等。制備的基本思路是通過特定的物理、化學(xué)放方法將熒光金屬納米粒子和絲素蛋白有效的結(jié)合在一起，然后在進(jìn)一步制備出各種形式的材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單，綠色環(huán)保的金納米粒子-絲素蛋白熒光復(fù)合材料及其制備方法。制備得到的金納米粒子-絲素蛋白熒光復(fù)合材料具有優(yōu)異的生物相容性、生物降解性、穩(wěn)定性以及熒光性質(zhì)，并且用途廣泛。

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：提出一種具有優(yōu)異的生物相容性、生物降解性、穩(wěn)定性以及熒光性質(zhì)的金納米粒子-絲素蛋白熒光復(fù)合材料及其制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是：一種具有熒光性質(zhì)的金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)熒光金納米粒子的制備

將氯金酸水溶液10mmol/L與牛血清白蛋白水溶液50mg/mL以1：1的體積比均勻混合并在37℃下劇烈攪拌，2min后，向混合溶液中快速注入與混合溶液體積比為1：20的1mol/L氫氧化鈉水溶液，并在37℃持續(xù)攪拌12h，金納米粒子水溶液制備完成；

(2)脫膠蠶絲的制備

將去蛹并剪成細(xì)條狀的蠶繭在濃度為0.5wt％的碳酸鈉和1wt％的馬賽皂的混合水溶液中煮沸30min，蠶繭與脫膠混合液的重量比為1：150，煮沸過程中不斷攪拌以防止蠶繭粘結(jié)，煮沸完后將脫膠的蠶絲撈出并用凈水反復(fù)清洗，之后將脫膠蠶絲進(jìn)行二次脫膠，重復(fù)之前脫膠過程，完成后將得到的脫膠蠶絲用凈水反復(fù)清洗干凈后置于干燥通風(fēng)處過夜干燥；

(3)絲素蛋白水溶液的制備和純化

將潔凈干燥的脫膠蠶絲完全浸入9.3mol/L溴化鋰水溶液中，脫膠蠶絲與溴化鋰水溶液的重量體積比為1：5，加蓋密封置于60℃烘箱中加熱4h，加熱完成后，即得到未純化的蠶絲溴化鋰溶液，為淡黃色粘稠狀溶液,將該蠶絲溴化鋰溶液轉(zhuǎn)移到節(jié)流分子量為3500道爾頓的滲析袋中并在4℃的環(huán)境下進(jìn)行滲析以出去溴化鋰，滲析用1L純凈水并伴隨緩慢攪拌，在滲析開始的1、4、8、12、24、48h后換水，共6次,經(jīng)滲析后，溶液中的溴化鋰被除去，絲素蛋白保留在在滲析袋中，最后可以得到絲素蛋白水溶液,將絲素蛋白水溶液于4℃，10000轉(zhuǎn)速的的條件下離心5min，棄去沉淀，上層清液即為純化的絲素蛋白水溶液，所得到的絲素蛋白水溶液的濃度為6wt％；

(4)金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合溶液的制備

將金納米粒子水溶液與純化的6wt％絲素蛋白水溶液以體積比1：1的比例均勻混合，即得到金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合溶液。

優(yōu)選的，將金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合溶液置于-20℃的冰箱中冷凍，之后在-80℃的凍干機(jī)中進(jìn)行凍干，即得到金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合凍干粉末。

優(yōu)選的，將3mL金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合溶液澆鑄于成膜容器中，在50℃烘箱中干燥成膜,即得到金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合薄膜。

優(yōu)選的，將2mL金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合溶液用去離子水稀釋到6mL，所得的稀釋復(fù)合溶液中絲素蛋白的濃度約為10mg/mL，在純凈干燥玻璃杯中加入3mL丙酮，隨后加入之前制備的6mL金納米粒子-絲素蛋白稀釋復(fù)合水溶液，將混合后的溶液在室溫下放置2小時(shí)，即形成凝膠。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的另一技術(shù)方案是：一種具有熒光性質(zhì)的金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合材料，上述的制備方法制備得到具有熒光性質(zhì)的金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合材料。

有益效果

本發(fā)明以天然蠶絲為原料，通過參雜化學(xué)濕法合成的熒光金納米粒子從而制備得到具有熒光性質(zhì)的金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合材料。該材料改善了以往熒光復(fù)合材料生物相容性差，有毒性等缺點(diǎn)，從而可以被應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。并且通過對該材料進(jìn)行進(jìn)一步后續(xù)加工，從而制備得到了具有熒光性質(zhì)的金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合薄膜和金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合凝膠。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)：采用天然的絲素蛋白作為材料集體，通過參雜化學(xué)濕法合成的熒光金納米粒子從而制備得到金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合物，方法簡單易行，綠色環(huán)保。利用牛血清白蛋白制備得到的熒光金納米粒子生物相容性好，與其他熒光材料，如量子點(diǎn)材料和有機(jī)熒光染料相比具有無毒健康，生物相容性好等優(yōu)勢。而且所制備得到的金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合材料也具有生物相容性好，無毒環(huán)保的性質(zhì)，可以利用在生物印記、生物制品防偽、環(huán)保熒光墨水以及生物成像領(lǐng)域。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的作進(jìn)一步說明。

圖1是純化絲素蛋白溶液的制備流程圖。

圖2是絲素蛋白溶液、金納米粒子溶液和金納米粒子-絲素蛋白混合溶液的熒光光譜。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面通過具體的實(shí)施例來具體說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例1：熒光金納米粒子的制備

將5mL氯金酸水溶液(10mmol/L)與5mL牛血清白蛋白水溶液(50mg/mL)均勻混合并在37℃下劇烈攪拌。兩分鐘后，向混合溶液中快速注入0.5mL氫氧化鈉水溶液(1mol/L)，并在37℃下持續(xù)攪拌12h。金納米粒子水溶液即制備完成。所制備得到的金納米粒子具有高強(qiáng)度穩(wěn)定的熒光性質(zhì)。

實(shí)施例2：脫膠蠶絲的制備

14個(gè)蠶繭(約7g)剪切成小細(xì)條狀，使其在1L 0.5wt％的碳酸鈉和1wt％的馬賽皂的混合水溶液中煮沸30min，煮沸過程中不斷攪拌以防止蠶繭細(xì)條粘結(jié)，煮沸完后將脫膠的蠶絲撈出并用凈水反復(fù)清洗。之后將脫膠蠶絲進(jìn)行二次脫膠，重復(fù)之前煮沸過程，將其再次置于1L 0.5wt％的碳酸鈉和1wt％的馬賽皂的混合水溶液中煮沸30min以使蠶絲完全脫膠，將得到的脫膠蠶絲用凈水反復(fù)清洗干凈后置于干燥通風(fēng)處過夜干燥。

實(shí)施例3：絲素蛋白水溶液的制備與純化

(1)絲素蛋白水溶液的制備：將2g脫膠蠶絲完全浸于10mL 9.3mol/L溴化鋰水溶液中，加蓋密封置于60℃烘箱中加熱4h，加熱完成后，即得到未純化的蠶絲溴化鋰溶液，為淡黃色粘稠狀溶液。將該蠶絲溴化鋰溶液轉(zhuǎn)移到12mL節(jié)流分子量為3500道爾頓的滲析袋中并在4℃的環(huán)境下進(jìn)行滲析以出去溴化鋰，滲析用1L純凈水并伴隨緩慢攪拌，在滲析開始的1、4、8、12、24、48小時(shí)后換水，共6次。經(jīng)滲析后，溶液中的溴化鋰被除去，絲素蛋白保留在在滲析袋中，最后可以得到體積約為30mL的絲素蛋白水溶液,所得的絲素蛋白水溶液濃度約為6wt％。

(2)絲素蛋白水溶液的純化：將絲素蛋白水溶液于4℃，10000轉(zhuǎn)速的的條件下離心5min，棄去沉淀，上層清液即為純化的絲素蛋白溶液。此法所得到的純化的絲素蛋白溶液濃度為約為60g/L。

圖1展示了純化絲素蛋白溶液的制備流程圖，從原始蠶繭出發(fā)，經(jīng)過脫膠、溶解、滲析以及純化即可得到純化的蠶絲蛋白溶液。

實(shí)施例4：金納米粒子-絲素蛋白混合水溶液的制備

將5mL金納米粒子水溶液與5mL純化的絲素蛋白水溶液(60g/L)均勻混合即得到金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合水溶液。

熒光光譜結(jié)果(圖2)表明：金納米粒子溶液和金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合溶液在645納米和693納米處有特征峰。說明金納米粒子溶液和金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合溶液在波長為405nm的紫外光下會呈現(xiàn)紅色。

實(shí)施例5：金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合凍干粉的制備

將10mL金納米粒子-絲素蛋白混合水溶液置于-20℃的冰箱中冷凍，之后在-80℃的凍干機(jī)中進(jìn)行凍干，最后得到金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合凍干粉末。該凍干粉末具有良好的水溶性，并且波長為405nm的紫外光下會呈現(xiàn)紅色。

實(shí)施例6：金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合薄膜的制備

將3mL金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合水溶液澆鑄于成膜容器中，在50℃烘箱中干燥成膜,即得到金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合薄膜，制備得到的薄膜在波長為405nm的紫外光下會呈現(xiàn)紅色。

實(shí)施例7：金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合凝膠的制備

將2mL金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合水溶液用去離子水稀釋到6mL，所得的稀釋混合溶液中絲素蛋白的濃度約為10mg/mL。在純凈干燥玻璃杯中加入3mL丙酮(純度>99％)，隨后加入之前制備的6mL金納米粒子-絲素蛋白稀釋混合水溶液，將混合后的溶液在室溫下放置2h，即得到金納米粒子-絲素蛋白復(fù)合凝膠。制備得到的凝膠在波長為405nm的紫外光下會呈現(xiàn)紅色

本發(fā)明的不局限于上述實(shí)施例所述的具體技術(shù)方案，凡采用等同替換形成的技術(shù)方案均為本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。