一种具有钙离子响应的人工肌肉纤维及其制备方法

技术特征：
1.一种具有钙离子响应的人工肌肉纤维，其特征在于：具有皮芯结构，由内而外依次为内层、中间层和外层；内层与中间层之间通过静电力结合，中间层与外层之间通过黏附力结合；内层和中间层均为聚电解质，且当内层为聚阳离子电解质a时，中间层为聚阴离子电解质b；当内层为聚阴离子电解质b时，中间层为聚阳离子电解质a；外层为聚多巴胺层；内层与中间层中分散有聚多巴胺；所述具有钙离子响应的人工肌肉纤维在含有钙离子的溶液中“吸收钙离子”发生收缩，并且在具有螯合钙离子能力的溶液中“失去钙离子”进行伸长，能够恢复至原有的松弛状态。2.根据权利要求1所述的一种具有钙离子响应的人工肌肉纤维，其特征在于，聚阳离子电解质a为壳聚糖，聚阴离子电解质b为海藻酸钠和羧甲基纤维素的一种以上。3.根据权利要求1所述的一种具有钙离子响应的人工肌肉纤维，其特征在于，所有的聚多巴胺、中间层的聚电解质和内层的聚电解质的质量比为1～2:1～2:8～9。4.根据权利要求1所述的一种具有钙离子响应的人工肌肉纤维，其特征在于，具有钙离子响应的人工肌肉纤维的直径为80～100μm，含水率为60～80wt.％。5.根据权利要求1所述的一种具有钙离子响应的人工肌肉纤维，其特征在于，含有钙离子的溶液为浓度1～10mg/ml的cacl2溶液或caso4溶液，具有螯合钙离子能力的溶液为浓度0.01～0.2m的磷酸缓冲盐溶液、乙二胺四乙酸溶液或柠檬酸溶液。6.根据权利要求5所述的一种具有钙离子响应的人工肌肉纤维，其特征在于，具有钙离子响应的人工肌肉纤维“吸收钙离子”平衡后的收缩率为30～40％；具有钙离子响应的人工肌肉纤维在未“吸收钙离子”时的拉伸强度为10～20mpa，在“吸收钙离子”之后拉伸强度为100～120mpa。7.根据权利要求6所述的一种具有钙离子响应的人工肌肉纤维，其特征在于，在经过20次“吸收钙离子”、“失去钙离子”的循环过程中，具有钙离子响应的人工肌肉纤维的拉伸强度在10～20mpa和100～120mpa之间变化，收缩率稳定在30～40％。8.制备如权利要求1～7任一项所述的一种具有钙离子响应的人工肌肉纤维的方法，其特征在于：将聚电解质复合纤维依次浸入多巴胺溶液和去离子水中，制得具有钙离子响应的人工肌肉纤维；聚电解质复合纤维浸入多巴胺溶液中溶胀后向多巴胺溶液中加入高碘酸钠；聚电解质复合纤维在去离子水中浸泡至饱和吸水；聚电解质复合纤维的制备方法为：以聚电解质溶液x作为纺丝液，同时以聚电解质溶液y作为凝固浴，进行湿法纺丝，经凝固浴复合后制得聚电解质复合纤维；聚电解质溶液x的溶质为所述聚阳离子电解质a，聚电解质溶液y的溶质为所述聚阴离子电解质b；或者，聚电解质溶液x的溶质为所述聚阴离子电解质b，聚电解质溶液y的溶质为所述聚阳离子电解质a。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，多巴胺溶液的浓度为1～2mg/ml，温度为20～25℃；聚电解质复合纤维与多巴胺溶液的质量体积比为1～2g:1～2l，聚电解质复合纤维在多巴胺溶液中浸渍15～20min后向多巴胺溶液中加入高碘酸钠再继续浸渍1～6h，加入高碘
酸钠后多巴胺溶液中高碘酸钠的浓度为0.1～0.5mg/ml。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，聚电解质溶液x或聚电解质溶液y中聚电解质的质量分数为0.5～1.5wt.％；纺丝液挤出后在凝固浴中停留的时间为15min～24h。11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，聚电解质复合纤维浸入多巴胺溶液中之前先进行干燥处理至含水率<5wt.％。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，干燥处理的温度为40～60℃，时间为12～24h。

技术总结
本发明涉及一种具有钙离子响应的人工肌肉纤维及其制备方法，具有钙离子响应的人工肌肉纤维具有皮芯结构，由内而外依次为内层、中间层和外层；内层和中间层均为聚电解质，外层为聚多巴胺层，内层与中间层中分散有聚多巴胺；本发明的具体制备方法为：将聚电解质复合纤维依次浸入多巴胺溶液和去离子水中，制得具有钙离子响应的人工肌肉纤维；聚电解质复合纤维浸入多巴胺溶液中溶胀后向多巴胺溶液中加入高碘酸钠。本发明制备的具有钙离子响应的人工肌肉纤维，可以可逆的达到“吸钙”和“失钙”的循环，在经过20次重复循环过程中，纤维拉伸强度在10～20MPa和100～120MPa之间变化，纤维收缩率稳定在30～40％。缩率稳定在30～40％。缩率稳定在30～40％。


技术研发人员：杨曙光 黄浩 薛冰 王伟杰
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：2022.08.22
技术公布日：2022/11/11