1、中文 6400 字 出处： Meng Z, Zheng X, Tang K, et al. Dissolution and regeneration of collagen fibers using ionic liquidJ. International Journal of Biological Macromolecules, 2012, 51(4):440-448. 离子液体对胶原纤维的溶解和再生 Zhuojun Menga, Xuejing Zhenga, Keyong Tanga, Jie Liua, Zhi Maa, Qiaoling Zhaob a 中国郑州 450052，河南大
2、学材料科学与工程学院 b S 中国上海 200032，中国科学院上海有机研究所 关键词： 胶原蛋白 溶解 再生 离子液体 摘要 1-丁基 -3-甲基咪唑氯盐 (BMIMCl), 制成的离子液体能够成功地溶解天然的皮肤胶原纤维，并且胶原纤维能在不同的沉淀剂中再生。偏光显微镜观察表明，胶原纤维的晶体结构在加热过程中已被 BMIMCl 破坏。使用温度依赖性的傅里叶变换红外光谱（ FTIR ）来检测胶原蛋白在 BMIMCl 溶液溶解过程中的结构变化。使用傅里叶变换红外光谱和 X 射线衍射（ XRD）来表征再生胶原蛋白的结构。结果表明，在溶解和再生过程中胶原蛋白的三螺旋结构部分被破坏。再生胶原蛋白的成膜
3、能力和热稳定性关键取决于沉淀处理。胶原蛋白在 BMIMCl 离子溶液中溶解和在沉淀剂中再生的可能的机制已被提出。利用 BMIMCl 溶液作为媒介，胶原蛋白、纤维素可以制成不同形式的复合材料（薄膜、纤维、凝胶）。 1.介绍 胶原蛋白是一种具有良好机械性能的纤维结构的蛋白质，同时也是自然界中最丰富的蛋白质之一。它只存在于动物身上，特别是哺乳动物 的肌肉和生物组织中含量丰富，约占全身蛋白质的 25-35%，包括骨头、肌腱、牙齿、皮肤、韧带和软骨。这种纤维的结构蛋白是由三个平行的左手螺旋组成的右手超螺旋结构。由于其良好的生物相容性和生物降解性，胶原蛋白在食品商业、化妆品、医药领域中具有广泛的应用。然而
4、，由于极性和非极性基团之间存在强烈的分子间和分子内氢键、离子键、范德华力和疏水键，所以胶原蛋白的溶解极其困难，这极大地限制了胶原蛋白在很多领域的应用。 离子液体（ Ionic liquids ， ILs ）是在极低的温度下几种盐以离子形式存在的溶液，是一种良好的 绿色溶剂，已发展成为许多天然聚合物的新一类的溶剂。离子液体有很多引人注目的特点，例如蒸汽压力小，可提高反应速率、增加选择性、提高产率，而且在反应过后能够回收再利用。 Swatloski 等人首先利用离子液体作为纤维素的溶剂，并报告1-丁基 -3-甲基咪唑氯盐 (BMIMCl)可以被用来溶解纤维素。但 BMIMCl 的高氯离子浓度和活性
5、会破坏纤维素网络中的氢键。 Wu 等人发现 1-烯丙基 -3-甲基咪唑氯盐 (AMIMCl) 是一种具有良好特性的新型纤维素溶剂。 Phillips 等人使用不同的离子液体 (BMIMCl, BMIMBr, BMIMI, and BMIMBF4）来溶解和再生桑蚕丝（家蚕）。而且，他们采取湿纺法从 1-乙基 -3-甲基咪唑氯盐中成功的再生了蚕丝蛋白。 Xie 等人报道了 BMIMCl 是一种良好的羊毛角蛋白溶剂。再生羊毛角蛋白的热稳定性略优于天然的羊毛角蛋白纤维。最近， Wang 等人利用离子液体来溶解甲壳素。他们报告到甲壳素在离子液体中的溶解情况与甲壳素的乙酰化度、结晶度、分子量以及离子液体中
6、的阴离子性质有关。我们发现离子液体能破坏胶原纤维的结构，因此是不溶胶原纤维的良好溶剂。 本论文讨论 了天然的皮肤胶原纤维在 1-丁基 -3-甲基咪唑氯盐 BMIMCl 中的溶解情况，以及用不同的沉淀剂从胶原蛋白 /离子液体溶液中再生制成胶原薄膜。在这个过程中使用的胶原蛋白是没有经过任何预处理的商业性皮肤蛋白质。溶解过程利用偏振光学显微镜（ POM）记录。我们提出了可能的溶解和再生机制。利用傅里叶变换红外光谱（ FTIR）、 X射线衍射（ XRD）和热重分析（ TG）来分析再生胶原薄膜的结构和特性。离子液体作为媒介，可以成功地制备以胶原蛋白为基础的生物复合材料。图 1.皮肤胶原纤维 在 100离子液体 BMIMCl中的溶 解进度（ a） 0分钟，（ b） 3分钟和（ c） 2小时 2.实验 2.1 材料 天然的皮肤胶原纤维由中国四川大学提供。 1-丁基 -3-甲基咪唑氯盐离子液体购于中国河南立环制药有限公司，棉纤维素购于中国河南焦作健康材料有限公司。其他化学试剂均是分析纯。
