角蛋白基生物功能材料的研究现状与发展前景

• 作者: 王瑞瑞
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: 角蛋白 生物膜 创面敷料 药物载体 织物整饰剂 功能材料
• 年，卷（期）: 2020,（21）
• 所属期刊栏目: 高分子与聚合物基复合材料
• 页码范围: 21199-21204
• 页数: 6页
• 分类号: TQ93
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.19080154

摘要

世界各地每年产生700多万t废弃毛发未被合理利用,既浪费了资源,又污染了环境.毛发中含有95％的角蛋白,角蛋白是一种具有复杂分子结构、不易燃烧、亲水性强的天然高分子材料.由于角蛋白具有可再生、可降解、生物相容、无毒无害等优点,以废弃毛发为原料,开发角蛋白基生物功能新材料,拓宽角蛋白的应用领域,有利于废弃毛发的高值转化,符合可持续性发展的战略方针.根据成纤化能力的不同,角蛋白被分为硬角蛋白和软角蛋白.从毛发中提取的角蛋白归属于硬角蛋白,其具有极强的成纤能力.硬角蛋白分子主要由α螺旋结构构成,含有大量的半胱氨酸残基.双硫键是维持角蛋白分子结构稳定的关键因素.双硫键的适度打开是大分子角蛋白提取技术的关键.由于角蛋白分子结构中含有大量的双硫键、氢键和疏水相互作用,致使角蛋白在许多常见溶剂(水、稀酸、稀碱等)中的溶解度偏低.目前,角蛋白基生物功能材料的研发主要集中在四个方面:(1)角蛋白具有良好的生物相容性和生物活性,并且具有自体移植潜力,已被成功应用于生物功能膜、医用支架的开发和皮肤创面的治疗研究.(2)开发可控性强的角蛋白基药物载体材料,有效提高药物分子的利用率,在生物医学和农学领域已成为研究热点.(3)角蛋白分子上存在大量羧基、氨基、羟基等功能性基团,并且具有优异的乳化性能,利用角蛋白对织物纤维进行功能化改性,能够有效改善织物的透水透气性,赋予织物材料良好的使用性能.(4)角蛋白分子结构中含有大量活性基团,能够与重金属离子发生络合反应,进而将重金属离子固定在其网络结构中.因此,角蛋白基功能吸附材料在"三废"治理领域具有独特的意义.本文首先介绍了角蛋白的四级结构,归纳了角蛋白的提取方法,描述了角蛋白在生物功能膜材料、医用创面敷料、药物载体、织物整理剂和吸附材料等领域的研究现状,最后分析并展望了角蛋白基生物功能材料的发展前景,以期为研发具有独特功能的角蛋白基生物材料提供参考.