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一种中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料及其制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2015-11-03
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2016-02-17
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2017-11-17
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2035-11-03
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201510731141.5 申请日 2015-11-03
公开/公告号 CN105255199B 公开/公告日 2017-11-17
授权日 2017-11-17 预估到期日 2035-11-03
申请年 2015年 公开/公告年 2017年
缴费截止日
分类号 C08L89/00C08K3/36 主分类号 C08L89/00
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 2
权利要求数量 3 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 浙江理工大学 当前专利权人 浙江理工大学
发明人 姚菊明、杨莹、蔡玉荣 第一发明人 姚菊明
地址 浙江省杭州市杭州经济技术开发区白杨街道2号大街928号 邮编
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
浙江杭州金通专利事务所有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
沈锡明
摘要
本发明公开了一种中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料及其制备方法,包括柔性支撑层和保护层,其特征在于所述柔性支撑层为丝胶蛋白中空颗粒,所述保护层为由纳米二氧化硅颗粒覆盖在丝胶蛋白颗粒上构成的保护膜,属于新材料领域。采用方法的要点是首先在钙离子溶液中制备丝胶蛋白基中空颗粒,再令正硅酸乙酯在丝胶蛋白基中空颗粒的表面水解,生成大小均一、分布均匀的二氧化硅纳米颗粒覆盖层,该覆盖层可以对丝胶蛋白中空颗粒起到增强和保护作用。该方法简单、高效,制备得到的中空的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料具有较好的生物相容性和可调整的强度和降解性,有望在药物载体领域得到应用。
  • 摘要附图
    一种中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料及其制备方法
  • 说明书附图:图1
    一种中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料及其制备方法
  • 说明书附图:图2
    一种中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料及其制备方法
  • 说明书附图:图3
    一种中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料及其制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2017-11-17 授权
2 2016-02-17 实质审查的生效 IPC(主分类): C08L 89/00 专利申请号: 201510731141.5 申请日: 2015.11.03
3 2016-01-20 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料,包括柔性支撑层和保护层,其特征在于所述柔性支撑层为蚕丝胶蛋白基中空颗粒,所述保护层为由纳米二氧化硅颗粒覆盖在蚕丝胶蛋白基中空颗粒上构成的保护膜。

2.一种如权利要求1所述的中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将质量百分比浓度为0.2 10 wt% 的蚕丝胶蛋白溶液40 1200mL搅拌2 6 h,用孔径~ ~ ~
为0.22μm的微孔滤膜过滤,向滤液中加入100 3000mL去离子水和60 1800mL 浓度为10 150~ ~ ~
毫摩尔/升的钙离子溶液,调节pH值至6.5 8,放于37℃恒温箱中搅拌24 h,用去离子水8000~
转/分离心洗涤3次得到蚕丝胶蛋白基中空颗粒;
2)将步骤1)中得到的蚕丝胶蛋白基中空颗粒20 40mg分散于1mg/mL的阳离子表面活性~
剂溶液20mL中搅拌0.5 12h,用无水乙醇8000转/分离心洗涤3次,得到表面改性后的蚕丝胶~
蛋白中空颗粒;
3)将步骤2)中得到的表面改性的蚕丝胶蛋白基中空颗粒20 40mg分散于20mL无水乙醇~
中,在25℃下向其中加入0.5 10mL氨水和水的混合溶液,其中氨水和水的体积比是1:5,然~
后将该混合后的溶液放于40 60℃的烘箱中,400转/分搅拌,并加入0.02 0.40mL体积比为~ ~
1:2的正硅酸乙酯和乙醇的混合溶液,30 min后拿出置于25℃下搅拌反应1 20 h;
~
4)将步骤3)中处理过的中空颗粒溶液拿出,用无水乙醇8000转/分离心洗涤3次,最终得到中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:所使用的蚕丝胶蛋白重均分子量为
2kD 100kD,所述阳离子表面活性剂为聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)、十六烷基三甲基溴化铵~
(CTAB)、聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDM)中的一种。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料及其制备方法,属于新材料领域。

背景技术

[0002] 纳米二氧化硅是目前应用最广泛的纳米材料之一,它具有表面效应、量子尺寸效应和体积效应等,与有机聚合物复合成二氧化硅复合材料。核壳型二氧化硅复合结构是一种构造新颖的、由纳米二氧化硅颗粒通过化学键或其他相互作用将另一种材料包覆起来形成的有序组装结构,它既能发挥纳米二氧化硅自身的小尺寸效应、表面效应及粒子的协同效应,又兼有有机材料本身的优点,具有比单一材料更广阔的应用前景,因而受到广泛的重视。
[0003] 然而目前,中空核壳结构的二氧化硅复合材料普遍存在制备方法复杂、过程繁琐的问题。在核壳型二氧化硅复合材料制备领域,中国专利(ZL 102671588A)“一种水系中合成纳米银/二氧化硅核壳粒子的方法”以正硅酸四乙酯和银溶胶为前驱体,以去离子水为溶剂,碱性环境下,通过超声振荡过程在纳米银表面包覆一层二氧化硅;中国专利(ZL 103252199A)“ 一种无机二氧化硅/有机纳米粒子核壳结构的制备方法” 用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵稳定纳米粒子并且作为多孔二氧化硅壳层形成的模板,在碱性环境下,硅烷偶联剂在模板处水解压缩,在有机纳米颗粒表面包覆无机多孔二氧化硅;中国专利(ZL 201110272030.4 )“ 核壳型水凝胶胶体晶体微球及其制备方法和用途”以胶体晶体微球为模板,用水凝胶填充、剥离,再向内逐步腐蚀微球内的胶体纳米粒子获得核壳型水凝胶胶体晶体微球,并描述了其形貌和晶型结构;美国专利(US 20080233509 A1)“Spherical silica core-shell particles”将胶乳聚合物和至少一种功能化单体聚合,在其表面加硅烷单体生长硅酸盐壳,并对其进行表征。截止目前,还未见到以蚕丝胶蛋白基中空颗粒为芯材料,表面水解正硅酸乙酯生成纳米二氧化硅壳层复合材料的相关工艺技术出现。
[0004] 蚕丝胶蛋白基中空颗粒的制备方法简单、来源丰富、生物相容性好,正硅酸乙酯在其表面水解,生成大小均一、分布均匀的二氧化硅纳米颗粒覆盖层,对丝胶蛋白中空颗粒起到增强和保护作用。该复合材料制备方法简单、高效,得到的中空的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料具有较好的生物相容性和可调整的强度和降解性,有望在药物载体领域得到应用。

发明内容

[0005] 为了克服目前制备核壳结构二氧化硅复合材料方法复杂、过程繁琐等问题,同时实现蚕丝胶蛋白资源的资源化利用,以制备可再生新材料。本发明的目的是提供一种中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料及其制备方法。
[0006] 为实现上述目的,本发明的技术方案是采用以下步骤:
[0007] 1)将质量百分比浓度为0.2 10 wt% 的蚕丝胶蛋白溶液40 1200mL搅拌2 6 h,用~ ~ ~孔径为0.22μm的微孔滤膜过滤,向滤液中加入100 3000mL去离子水和60 1800mL 浓度为10~ ~
150毫摩尔/升的钙离子溶液,调节pH值至6.5 8,放于37℃恒温箱中搅拌24 h,用去离子水~ ~
8000转/分离心洗涤3次得到蚕丝胶蛋白基中空颗粒;
[0008] 2)将步骤1)中得到的蚕丝胶蛋白基中空颗粒20 40mg分散于1mg/mL的阳离子表面~活性剂溶液20mL中搅拌0.5 12h,用无水乙醇8000转/分离心洗涤3次,得到表面改性后的蚕~
丝胶蛋白基中空颗粒;
[0009] 3)将步骤2)中得到的表面改性的蚕丝胶蛋白基中空颗粒20 40mg分散于20mL无水~乙醇中,在25℃下向其中加入0.5 10mL氨水和水的混合溶液,其中氨水和水的体积比是1:
~
5,然后将该混合后的溶液放于40 60℃的烘箱中,400转/分搅拌,并加入0.02 0.40mL体积~ ~
比为1:2的正硅酸乙酯和乙醇的混合溶液,30 min后拿出置于25℃下搅拌反应1 20 h;
~
[0010] 4)将步骤3)中处理过的中空颗粒溶液拿出,用无水乙醇8000转/分离心洗涤3次,最终得到中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料。
[0011] 步骤1)中所使用的蚕丝胶蛋白分子量为2 100kD,阳离子表面活性剂为聚烯丙基~胺盐酸盐(PAH)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDM)中的一种。
[0012] 与背景技术相比,本发明具有的有益效果是:
[0013] 本发明在钙离子溶液中一步法制得丝胶蛋白基中空颗粒,正硅酸乙酯在其表面水解生成二氧化硅纳米颗粒覆盖层,该方法简单、高效,制备得到的中空的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料具有较好的生物相容性和可调整的强度和降解性,有望在药物载体领域得到应用。

实施方案

[0015] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0016] 实施例1:
[0017] 1)将质量百分比浓度为0.2 wt% 丝胶蛋白(8kD)溶液1200mL搅拌4 h,用孔径0.22μm的微孔滤膜过滤,向滤液中加入3000mL去离子水和1800mL 浓度为10毫摩尔/升的钙离子溶液,调节pH值至7,放于37℃恒温箱中搅拌24 h,用去离子水8000转/分离心洗涤3次得到蚕丝胶蛋白基中空颗粒(a1);
[0018] 2)将步骤1)中得到的蚕丝胶蛋白基中空颗粒20mg分散于20mL PAH(1mg/mL)溶液中搅拌0.5h,用无水乙醇8000转/分离心洗涤3次,得到表面改性后的蚕丝胶蛋白基中空颗粒;
[0019] 3)将步骤2)中得到的表面改性的蚕丝胶蛋白基中空颗粒20mg分散于20mL无水乙醇中,在25℃下向其中加入2.5mL氨水/水(V/V=1/5),然后将该混合后的溶液放于40 60℃~的烘箱中,400转/分搅拌,并加入0.1mL体积比为1:2的正硅酸乙酯和乙醇的混合溶液, 30 min后拿出置于25℃下搅拌反应1 h。
[0020] 4)将步骤3)中处理过的中空颗粒溶液拿出,用无水乙醇8000转/分离心洗涤3次,最终得到中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料(a2)。
[0021] 实施例2:
[0022] 1)将质量百分比浓度为1.0 wt% 蚕丝胶蛋白(2kD)溶液400mL搅拌2 h,用孔径0.22μm的微孔滤膜过滤,向滤液中加入1000mL去离子水和600mL 浓度为30毫摩尔/升的钙离子溶液,调节pH值至6.5,放于37℃恒温箱中搅拌24 h,用去离子水8000转/分离心洗涤3次得到蚕丝胶蛋白基中空颗粒(b1);
[0023] 2)将步骤1)中得到的蚕丝胶蛋白基中空颗粒30mg溶解于20mL CTAB(1mg/mL)溶液中搅拌12h,用无水乙醇8000转/分离心洗涤3次,得到表面改性后的蚕丝胶蛋白基中空颗粒;
[0024] 3)将步骤2)中得到的表面改性的蚕丝胶蛋白基中空颗粒分散于20mL无水乙醇中,在25℃下向其中加入0.5氨水/水(V/V=1/5),然后将混合液放于40℃的烘箱中,400转/分搅拌,并加入0.02mL正硅酸乙酯/乙醇溶液(V/V=1/2), 30 min后拿出置于25℃下搅拌反应12 h;
[0025] 4)将步骤3)中处理过的中空颗粒溶液拿出,用无水乙醇8000转/分离心洗涤3次,最终得到中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料(b2)。
[0026] 实施例3:
[0027] 1)将质量百分比浓度为10 wt% 蚕丝胶蛋白(100kD)溶液40mL搅拌6 h,用孔径0.22μm的微孔滤膜过滤,向滤液中加入100mL去离子水和60mL 浓度为150毫摩尔/升的钙离子溶液,调节pH值至8,放于37℃恒温箱中搅拌24 h,用去离子水8000转/分离心洗涤3次得到蚕丝胶蛋白基中空颗粒(c1);
[0028] 2)将步骤1)中得到的蚕丝胶蛋白基中空颗粒40mg分散于20mL PDM(1mg/mL)溶液中搅拌2h,用无水乙醇8000转/分离心洗涤3次,得到表面改性后的蚕丝胶蛋白基中空颗粒;
[0029] 3)将步骤2)中得到的表面改性的蚕丝胶蛋白基中空颗粒40mg分散于20mL无水乙醇中,在25℃下向其中加入10mL氨水/水(V/V=1/5),然后将混合液放于60℃的烘箱中,400转/分搅拌,并加入0.4mL正硅酸乙酯/乙醇溶液(V/V=1/2), 30 min后拿出置于25℃下搅拌反应20 h;
[0030] 4)将步骤3)中处理过的中空颗粒溶液拿出,用无水乙醇8000转/分离心洗涤3次,最终得到中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料(c2)。
[0031] 测定实施例1、2、3制备得到的中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料形貌。表1为实施例1、2、3所制备的蚕丝胶蛋白基中空颗粒形貌的表征结果。由表1可知,随着钙离子浓度与丝胶浓度比的增加,蚕丝胶蛋白基中空颗粒壁强度提高,反应溶液为中性时颗粒均一性好。
[0032] 图1、2、3是实施例1、2、3制备的中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料场发射扫描电镜照片。如图1,二氧化硅颗粒大小均一,尺寸较大,中空颗粒表面呈半层包覆。如图2,二氧化硅颗粒有大有小,中空颗粒表面几乎全部被二氧化硅颗粒包裹。如图3,二氧化硅颗粒大小均一,尺寸较小,中空颗粒表面包覆多层二氧化硅颗粒。
[0033] 从实施例1、2、3的场发射扫描电镜照片可以看出,随着正硅酸乙酯量的增加和反应时间的增长,二氧化硅颗粒尺寸变小,包覆层数增加。与此同时,温度也影响了二氧化硅的尺寸大小,随着温度升高颗粒尺寸变大;阳离子表面活性剂影响了二氧化硅包覆层数,改性后层数增加,负载量增大。
[0034] 表1
[0035]
[0036] 以上列举的仅是本发明的具体实施例。本发明不限于以上实施例,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。

附图说明

[0014] 图1、2、3分别是实施例1、2、3制备的中空结构的蚕丝胶蛋白/二氧化硅复合材料的场发射扫描电镜照片。放大倍数均为2万倍。
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