本文選題：絲素蛋白　切入點：微球　出處：《太原理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：中空結構的介孔二氧化硅納米材料具有比表面積大、穩(wěn)定性及生物相容性好的特點,在催化劑載體、藥物輸送、固定化酶以及基因分離等領域具有廣闊的應用前景。目前制備中空介孔二氧化硅納米材料主要采用模板法,其中利用硬模板制備的微球或微管,一般尺寸分布均一,形態(tài)相對穩(wěn)定,但在制備中通常需要引進偶聯(lián)劑或表面活性劑,從而引導二氧化硅在其表面黏附,使得制備過程復雜,制備成本提高;而且在去除模板時,如采用化學刻蝕法,容易對中空結構的二氧化硅微球或微管的形貌、孔徑分布造成一定的破壞。為此,本論文以來源廣,價格低的家蠶絲為原料,利用絲素蛋白分子主肽鏈和側鏈中含有顯著數(shù)量的-OH、-COOH和-NH_2等活性基團的特點,以其為模板,采用溶膠-凝膠法制備中空介孔二氧化硅納米球和納米管。討論了在不添加任何偶聯(lián)劑或表面活性劑的情況下,SiO_2膠粒在絲素微球及纖維模板表面的涂覆情況,并對物理煅燒后的中空介孔二氧化硅納米球和納米管的表面形貌、比表面積及孔體積等進行了考察。首先,采用9.3M的溴化鋰溶液溶解脫膠絲,制備再生絲素蛋白。通過調節(jié)絲素蛋白/乙醇的比例,采用自組裝方法制備絲素蛋白微球。DLS及SEM表征顯示:絲素蛋白微球的粒徑大小隨著乙醇添加量增大而減小,粒徑在0.25～1.5μm之間。微球表面電荷-34±2 mv,微球形貌整體較規(guī)整,表面平滑。其次,以絲素微球為模板,以TEOS為有機硅源、氨水為催化劑、在不添加任何表面活性劑或偶聯(lián)劑的條件下,利用微球表面帶負電荷的特點制備中空介孔二氧化硅微球。SEM、TEM及BET表征說明:SiO_2膠�？梢灾苯釉诮z素蛋白微球表面沉積,經(jīng)物理煅燒后可獲得中空介孔二氧化硅微球,且絲素微球尺寸越小,生成的介孔二氧化硅空心微球的比表面積和孔體積越大,以小微球為模板可獲得表面積為92.127 m2/g、孔體積為0.477cm3/g,平均孔徑為4.56 nm的中空介孔二氧化硅微球。進一步,采用甲酸/氯化鈣體系溶解脫膠絲,熒光顯微鏡觀察可知,絲素纖維在該體系中會以“剝離”方式分解為原纖或微原纖,絲素溶液經(jīng)SEM表征可觀察到納米微纖的存在。采用含有納米微纖的絲素溶液可直接進行靜電紡絲,SEM表征顯示:紡出的纖維表面光滑,直徑150 nm～330 nm之間。同時,紡絲液中CaCl2(3 w/v%～8 w/v%)含量越高,紡絲纖維直徑越大,絲素濃度(15 w/v%～25w/v%)越高,纖維直徑越大。最后,以電紡絲纖維作模板,采用Stober法制備SiO_2@SF復合纖維,經(jīng)SEM、EDS及FTIR等表征說明,SiO_2膠粒在纖維模板上涂覆飽滿。煅燒后經(jīng)TEM和BET表征顯示:二氧化硅管呈中空結構,管徑在340 nm左右。硅管形狀保持良好;硅管管壁厚度可以通過添加TEOS量來調控,其值在45±2 nm至61±3 nm之間,所獲硅管比表面積最大為199.68 m2/g,孔體積為1.109 cm3/g,平均孔徑為5.49 nm。另外,通過將姜黃素裝載到硅納米管上,對其載藥和釋藥性能進行了初步的研究,結果表明:其最大載藥率和包埋率分別為14.3%和38.7%,其藥物緩釋時間可由釋放介質中的乙醇含量來控制。總之,本文報道的中空介孔二氧化硅納米球及納米管的制備方法,工藝簡單,成本低廉,為今后制備中空介孔二氧化硅納米材料提供了一個簡單、高效的方法。
[Abstract]:Mesoporous silica nanomaterials with hollow structure with a large surface area, good safety and stability of biological drug delivery in the catalyst carrier, and has the broad application prospect of immobilized enzyme and gene separation. The preparation of hollow mesoporous silica nano materials by template method, which using the hard template method the preparation of microspheres or microtubules, generally uniform size, shape is relatively stable, but in the process of preparation, it is necessary to introduce coupling agent or surfactant, so as to guide the silica on the surface adhesion, the complicated preparation process, the preparation cost increase; and in the removal of the template, such as the use of chemical etching, easy to shape hollow silica microspheres or microtubules, pore size distribution caused some damage. Therefore, this thesis has wide source, low price of silk as raw material, using silk fibroin molecular peptide A significant number of containing chain and the side chain of -OH, -COOH and -NH_2 characteristics of active groups, with the template, the preparation of hollow mesoporous silica nanospheres and nanotubes by sol-gel method were discussed. Without adding any coupling agent or surfactant, SiO_2 particles in the surface of silk fibroin microspheres and the coated fiber template, and the surface morphology of the calcined physical hollow mesoporous silica nanospheres and nanotubes were investigated. The specific surface area and pore volume. Firstly, the degumming LiBr solution dissolved 9.3M, preparation of regenerated silk fibroin. By adjusting the proportion of fibroin protein / ethanol, using self assembling preparation method of silk fibroin microspheres.DLS and SEM characterization showed that silk fibroin microspheres particle size with ethanol content decreases, the particle size is in the range 0.25 ~ 1.5 m. The surface charge of -34 microspheres was 2 MV, microspherically The overall appearance is neat, smooth surface. Secondly, the silk fibroin microspheres as template, using TEOS as silicon source, ammonia as catalyst, without any surfactant or the coupling agent under the condition of negatively charged microspheres by the characteristics of the surface preparation of hollow mesoporous silica microspheres of.SEM, TEM and BET showed that: the SiO_2 particles can be directly in the silk fibroin microspheres surface deposition, can obtain hollow mesoporous silica microspheres by physical calcination, and the smaller the size of silk fibroin microspheres, mesoporous silica hollow microspheres generated pore volume and specific surface area is larger, with small spheres as templates available surface area of 92.127 m2/g, pore volume for 0.477cm3/g, the average pore size of hollow mesoporous silica microspheres of 4.56 nm. Further, using formic acid / calcium chloride dissolved the system degumming by fluorescence microscopy, silk fibroin fiber in the system will be "stripped" Decomposition of fibrils or microfibril, silk fibroin solution was characterized by SEM can be observed in nano fiber. With nano fiber silk fibroin solution can be directly used for electrospinning, SEM characterization showed that the spun fiber has smooth surface, between the diameter of 150 nm to 330 nm. At the same time, CaCl2 spinning solution (3 w/v% ~ 8 w/v%) the higher the concentration, the larger diameter fiber spinning, silk fibroin concentration (15 w/v% ~ 25w/v%) is high, the fiber diameter increases. Finally, the electrospun fibers as templates, using Stober preparation of SiO_2@SF composite fiber, SEM, EDS and FTIR characterization shows that the SiO_2 particles in the fiber template coated full. After calcination by TEM and BET characterization showed that the silica tube is a hollow structure, the diameter of around 340 nm. The silicon tube shape keep good; silicon tube wall thickness can be adjusted by the addition of TEOS, whose value is between 2 nm and 61 nm in 45 + + 3, the ratio of silicon tube the maximum surface area is 199. 68 m2/g, pore volume is 1.109 cm3/g, the average pore size is 5.49 nm.. In addition, the curcumin loaded into the silicon nanotubes, the drug loading and release properties were studied, the results showed that the maximum drug loading rate and entrapment rate were 14.3% and 38.7%, the content of ethanol in the release medium to control the drug release time. In a word, this paper reports the method, preparation of hollow mesoporous silica nanospheres and nanotubes has the advantages of simple process, low cost, for the preparation of hollow mesoporous silica nanomaterials provides a simple and efficient method.

【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ127.2;TB383.1

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本文編號：1594090