丝素蛋白纳米纤维—纳米金复合材料的制备及性能研究

【摘要】纳米金由于具有独特的光电性能和生物相容性，在生物诊断、生物成像、光热治疗、药物控释等众多领域表现出潜在的应用价值，已经成为目前研究最热的纳米材料之一。纳米金的尺寸、形状、稳定剂的种类和组合方式决定了纳米金的应用范围。与分散纳米金相比，一维排列的纳米金在光热治疗、拉曼增强和导电性方面具有独特的性质。作为天然高分子，丝素蛋白因具有良好的生物相容性、可降解性、机械稳定性等受到关注，同时丝素蛋白纳米颗粒已经被证明可以用来制备纳米金颗粒，然而利用丝素蛋白纳米纤维制备一维排列的纳米金颗粒目前还没有报道。这主要是因为通过体外重组或家蚕腺体内获得的丝素蛋白纳米纤维一般以凝胶或者固体状态存在，不利于纳米金的合成。因此体外制备丝蛋白纳米纤维水溶液并以此为基础合成一维排列的纳米金线将会拓展丝素蛋白在光电领域中的应用。在本论文中，我们首先将新鲜的丝素蛋白溶液进行浓缩、稀释和热处理，丝素蛋白纳米结构由纳米颗粒自组装成长度为1-2μm，高β-sheet含量纳米纤维。以此为基础，利用化学合成法得到了在丝素蛋白纳米纤维上生长的分散纳米金，尺寸在3.60±1.09nm左右。同时丝素蛋白对纳米金具有稳定作用（zeta电位在-20mv左右），较强的静电排斥作用促使纳米金在水溶液中保持稳定状态。然后通过改变反应溶液的pH，我们得到一系列不同尺寸的纳米金颗粒，并探究了其在拉曼增强领域的应用，获得具有良好拉曼增强效应的纳米金材料。随后与丝素蛋白纳米颗粒稳定的纳米金对比，系统研究了丝素蛋白模板结构变化对纳米金稳定性的影响。最后，利用丝素蛋白纳米纤维的模板效应，通过重复还原法提高纳米纤维上金颗粒的密度，加入适量的生长液，得到了完整的一维纳米金线。以此为基础，通过层层沉积法制备了二维薄膜，导电性测试表明其I-V曲线具有明显的欧姆特性，呈现出良好的导电性，有望应用于电刺激诱导干细胞分化和增殖的研究。综上所述，本文通过浓缩、稀释和热处理的方法得到了丝素蛋白纳米纤维。以此为模板和稳定剂并结合不同的处理方法得到各种纳米金材料。该研究不仅提供了关于制备丝素蛋白-纳米金复合材料的研究数据与结果，同时也证明了以丝素蛋白纳米纤维为模板制备各种复合材料的可行性，拓展了丝素蛋白在纳米材料领域的应用范围。
【作者】董柏举；
【导师】吕强；
【作者基本信息】苏州大学，纺织材料与纺织品设计，2014，硕士
【关键词】纳米金；丝素蛋白；纳米纤维；拉曼增强效应；导电性；

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