一种多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法

1.本发明涉及纤维改性领域，具体涉及一种多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法。


背景技术：

2.超高分子量聚乙烯纤维作为一种新型高性能纤维，具有良好的物理机械性能、化学稳定性及耐磨性等，被广泛应用于医用缝纫线、人造关节假体、人造韧带等。然而，超高分子量聚乙烯纤维的一些缺陷如表面能低、表面缺少功能基团、表面附着力差等，在一定程度上限制了它在生物医学领域中的应用。
3.蚕丝作为天然蛋白质类纤维中的一种，主要由丝素蛋白和丝胶蛋白两种蛋白质组成，其中丝素蛋白具有良好的生物相容性、生物可降解性以及机械性能。通过二次加工，丝素蛋白可被制成膜、纤维、支架、微球等材料，被广泛应用于生物医用、柔性电子器件、药物缓释、纺织等领域。
4.丝素蛋白与超高分子量聚乙烯纤维二者都具备优良的生物相容性，二者结合可以制备具有特殊性能的生物医用材料如具备消炎或细胞增生作用的医用缝纫线。但是，界面粘结性差的问题限制了它们之间的联合使用。
5.多巴胺作为一种天然物质具有广泛的粘接性能，几乎能够粘附任何有机或无机的基体材料如高聚物、玻璃、金属等。冯霞等在《多巴胺仿生修饰及聚乙烯亚胺二次功能化表面改性超高分子量聚乙烯纤维》(天津工业大学报，2016，35(6):14-19.)一文中指出，多巴胺可以有效粘附在超高分子量聚乙烯纤维的表面。同时，多巴胺分子与丝素蛋白分子之间具有良好的相亲性。周官山在《多巴胺改性丝蛋白膜皮肤创伤修复功能的研究》(浙江大学，2018.)一文中指出，多巴胺可被用于改性丝素蛋白膜。综上可知，多巴胺可以作为中间媒介，来增强超高分子量纤维与丝素蛋白之间的相亲性。
6.目前，现有技术中关于多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的研究还未见诸文献，而这一技术对于拓展超高分子量纤维和丝素蛋白的应用领域，推动新型医用材料的发展具有积极意义


技术实现要素：

7.针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其可以将多巴胺作为丝素蛋白与纤维之间的连接桥梁，改善了它们之间的相亲性，使二者能够联合使用制备出一种新型的、具有广阔应用前景的生物医用材料。
8.为了实现上述目的，本发明提供一种多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：步骤s01，制备预处理纤维；步骤s02，配置多巴胺溶液，将步骤s01中的预处理纤维浸入多巴胺溶液中进行浸渍涂层处理；步骤s03，配置丝素蛋
白溶液，将步骤s02中的多巴胺涂层处理纤维浸入丝素蛋白溶液中进行浸渍涂层处理后取出，待处理纤维自然晾干后，浸于凝固浴中处理，然后将纤维从凝固浴中取出并自然晾干。
9.根据本发明的多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，所述步骤s01中预处理纤维的制备过程为：将超高分子量聚乙烯纤维浸入丙酮中超声处理10～40min后取出，然后用去离子水冲洗3～5次，40～60℃烘干。
10.根据本发明的多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，所述步骤s02中多巴胺溶液质量浓度为1～5g/l；溶剂为去离子水；溶液使用三羟甲基氨基甲烷调节ph至8.5。
11.根据本发明的多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，所述所述步骤s02的涂层处理过程为：将纤维浸入多巴胺溶液中处理8～24h，取出后，用去离子水冲洗3～5次后，40～60℃烘干。
12.根据本发明的多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，所述步骤s02的涂层处理条件为：温度为20～30℃；搅拌速率为5-10r/min。
13.根据本发明的多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，所述步骤s03中丝素蛋白溶液的质量浓度为10～60g/l；溶剂为去离子水。
14.根据本发明的多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，所述步骤s03中的涂层处理条件为：浸渍时间为1min～10min；涂层温度为4～30℃；浴比为30:1～50:1。
15.根据本发明的多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，所述步骤s03中的凝固浴为体积浓度为70％～95％的甲醇水溶液。
16.根据本发明的多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，所述步骤s03中的纤维在凝固浴中的处理时间为1～5h。
17.本发明提供了一种多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，充分利用了多巴胺的粘附性能以及其与丝素蛋白的相亲性，成功将丝素蛋白与超高分子量聚乙烯纤维这两种具备优良的生物相容性的材料结合起来，制备出一种新型的生物医用材料。这一技术对于拓展超高分子量纤维和丝素蛋白的应用领域，推动新型医用材料的发展具有积极地意义。
附图说明
18.图1为本发明一实施方式的一种多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法的流程图；
19.图2为本发明一实施方式的一种多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维结构示意图；
20.在图中，101-超高分子量聚乙烯纤维，102-多巴胺涂层，103-凝固丝素蛋白涂层，104-未凝固丝素蛋白涂层。
具体实施方式
21.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并
不用于限定本发明。
22.本发明实施例提供了一种多巴胺协助丝素蛋白涂层改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
23.步骤s01，制备预处理纤维，所述制备过程为：将超高分子量聚乙烯纤维101浸入丙酮中超声处理后取出，然后用去离子水冲洗，烘干，以去除纤维表面杂质。
24.步骤s02，配置多巴胺溶液，将步骤s01中的预处理纤维浸入多巴胺溶液中进行浸渍涂层处理，其中多巴胺涂层102位于超高分子量聚乙烯纤维101表面；
25.步骤s03，配置丝素蛋白溶液，将步骤s02中的多巴胺涂层102处理纤维浸入丝素蛋白溶液中进行浸渍涂层处理后取出，待处理纤维自然晾干后，在多巴胺涂层102处理纤维表面获得未凝固丝素蛋白涂层104。随后，浸于凝固浴中处理，然后将纤维从凝固浴中取出并自然晾干，在多巴胺涂层102处理纤维表面获得凝固丝素蛋白涂层103。
26.下面结合具体实施例进行详细说明。
27.实施例1
28.1)对超高分子量聚乙烯纤维101进行预处理，预处理过程为：将纤维浸入丙酮中超声处理20min，随后用去离子水冲洗5次，60℃烘干备用；
29.2)配置质量浓度为2g/l的多巴胺溶液，并使用三羟甲基氨基甲烷调节溶液ph至8.5，在20℃，5r/min搅拌条件下，将预处理纤维浸入溶液中处理24h，取出后用去离子冲洗3次后，60℃烘干备用；
30.3)配置质量浓度为10g/l的丝素蛋白溶液，将多巴胺涂层处理纤维浸入溶液中，浸泡处理10min，浴比为30:1，待处理纤维自然晾干后浸泡于浓度为70％的甲醇凝固浴中处理1h，最后将纤维从凝固浴中取出并自然晾干。
31.实施例2
32.1)对超高分子量聚乙烯纤维101进行预处理，预处理过程为：将纤维浸入丙酮中超声处理30min，随后用去离子水冲洗4次，50℃烘干备用；
33.2)配置质量浓度为3g/l的多巴胺溶液，并使用三羟甲基氨基甲烷调节溶液ph至8.5，在25℃，8r/min搅拌条件下，将预处理纤维浸入溶液中处理16h，取出后用去离子水冲洗4次后，50℃烘干备用；
34.3)配置质量浓度为30g/l的丝素蛋白溶液，将多巴胺涂层处理纤维浸入溶液中，浸泡处理5min，浴比为40:1，待处理纤维自然晾干后浸泡于浓度为80％的甲醇凝固浴中处理3h，最后将纤维从凝固浴中取出并自然晾干。
35.实施例3
36.1)对超高分子量聚乙烯纤维101进行预处理，预处理过程为：将纤维浸入丙酮中超声处理20min，随后用水冲洗5次，40℃烘干备用；
37.2)配置质量浓度为5g/l的多巴胺溶液，并使用三羟甲基氨基甲烷调节溶液ph至8.5，在20℃，10r/min搅拌条件下，将预处理纤维浸入溶液中处理8h，取出后用水冲洗5次后，40℃烘干备用；
38.3)配置质量浓度为60g/l的丝素蛋白溶液，将多巴胺涂层处理纤维浸入溶液中，浸泡处理2min，浴比为50:1。待处理纤维自然晾干后浸泡于浓度为90％的甲醇凝固浴中处理5h，最后将纤维从凝固浴中取出并自然晾干。
39.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。