本發(fā)明屬于功能性纖維膜制備領(lǐng)域，具體涉及一種檢測(cè)并吸附尼古丁的纖維膜極其制備方法。

背景技術(shù)：

膠原蛋白是細(xì)胞外基質(zhì)的一種結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，含有一個(gè)或幾個(gè)由α-鏈組成的三螺旋結(jié)構(gòu)區(qū)，常用于食品、化工、醫(yī)療、生物合成等領(lǐng)域。

一般而言，鯢皮常作為廢棄物進(jìn)行丟棄，造成了一定的浪費(fèi)和環(huán)境污染。目前，利用鯢皮進(jìn)行膠原的提取主要是酶解法和熱法提取。熱法提取一般需進(jìn)行帶壓操作，且處理時(shí)間長(zhǎng)，所得產(chǎn)品的相對(duì)分子質(zhì)量范圍分布較寬，難以獲得所需的膠原蛋白。利用酶法提取雖然具有一定的便利性和高效性，但酶的選擇是至關(guān)重要的，如何針對(duì)具體的需求采用特定的酶和酶解條件，需要進(jìn)行大量的摸索。

目前，在利用膠原進(jìn)行纖維膜的制備方面，已有不少研究，如《electrospinningofcollagennanofiberscaffoldsfrombenignsolvents》。影響靜電紡絲的主要因素有原料性質(zhì)、溶劑、電壓、接收材料、接收距離、溫度和濕度。其中，原料性質(zhì)和溶劑通常起著決定性的作用。原料的相對(duì)分子質(zhì)量、溶劑對(duì)原料的溶解性以及溶劑的揮發(fā)性決定纖維的可紡性。一般而言，為了避免有機(jī)溶劑對(duì)人體的危害，盡量選擇毒性小或者無(wú)毒的溶劑。

尼古丁又稱煙堿，是煙草中含量最多的一種生物堿，具有成癮性和致癌性，對(duì)身體健康具有重大的威脅。在制備尼古丁傳感器方面，利用尼古丁對(duì)膽堿酯酶活性具有抑制作用來(lái)檢測(cè)尼古丁，是常用方法之一。然而，對(duì)用于固定膽堿酯酶的基底材料的選擇，是決定能否高效檢測(cè)尼古丁的主要因素。

當(dāng)制備具有高效檢測(cè)尼古丁功能的纖維膜時(shí)，如該纖維膜還能對(duì)尼古丁具有高效吸附能力，則還可有望將其制備空氣凈化材料或者煙頭濾嘴。然而，目前在這方面的研究尚未深入。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種檢測(cè)并吸附尼古丁的纖維膜的制備方法，其包括如下步驟：

（1）利用微細(xì)粉碎機(jī)對(duì)將鯢皮進(jìn)行粉碎處理，加入水，控制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8~10%，置于微波爐中，于功率450~550w下處理0.5~1.0分鐘；濾干，加入質(zhì)量體積比為2%的雙氧水的水溶液，靜置30分鐘，之后用水清洗，濾干；

（2）加入1.0mol/l的鹽酸溶液，超聲波輔助下，處理10~12分鐘，用水清洗，濾干；

（3）向步驟（2）所得物加入水，控制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~6%，加入5.00~6.00nfu/mg胃蛋白酶、2.00~2.50nfu/mg木瓜蛋白酶和3.00~3.50nfu/mg菠蘿蛋白酶，于30~35℃下，溫和攪拌反應(yīng)2.5~3.0小時(shí)；于100℃下，滅活10分鐘；

（4）將步驟（3）置于-70℃下，預(yù)凍10分鐘，之后進(jìn)行真空冷凍干燥，然后進(jìn)行粉碎；

（5）將步驟（4）所得物溶于乙酸中，制備成濃度為0.12~0.15g/ml的溶液，并向所得溶液加入體積分?jǐn)?shù)為0.3~0.5%的tween-80，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?/p>

（6）利用靜電紡絲設(shè)備對(duì)步驟（5）所得溶液進(jìn)行靜電紡絲，設(shè)置電壓為20kv，溶液推進(jìn)速度為0.8~1.0ml/h，接收距離為15cm，得到靜電紡絲纖維膜；

（7）將所得纖維膜置于體積分?jǐn)?shù)為0.15~0.30%的戊二醛溶液中，置于20~25℃中反應(yīng)30~45分鐘。

優(yōu)選的，步驟（3）中，所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.5%，酶的加入量為5.50nfu/mg胃蛋白酶、2.20nfu/mg木瓜蛋白酶和3.30nfu/mg菠蘿蛋白酶。

優(yōu)選的，步驟（3）中，于35℃下，溫和攪拌反應(yīng)3.0小時(shí)。

優(yōu)選的，步驟（5）中，將步驟（4）所得物溶于乙酸中，制備成濃度為0.13g/ml的溶液。

優(yōu)選的，步驟（5）中，向所得溶液加入體積分?jǐn)?shù)為0.35%的tween-80。

優(yōu)選的，在步驟（7）中，所述戊二醛溶液的體積分?jǐn)?shù)為0.20%。

優(yōu)選的，步驟（7）中，將所得纖維膜置于體積分?jǐn)?shù)為0.20%的戊二醛溶液中，置于22℃中反應(yīng)40分鐘。

本發(fā)明的另外一個(gè)目的還在于提供由上述方法制備得到的高效檢測(cè)并吸附尼古丁的鯢皮膠原蛋白纖維膜。

在本發(fā)明的研究中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，酶的選擇對(duì)于纖維可紡性具有決定性的作用，這可能是由于所得膠原蛋白的分子量及其分子量分布情況影響的。另外，預(yù)處理對(duì)于可紡性也非常重要，更為重要的是，預(yù)處理影響著膽堿酯酶的固定，這可能是由于預(yù)處理的不同對(duì)羥基的密度有著重大影響，同時(shí)也可能是預(yù)處理過(guò)程影響著所得纖維膜的性質(zhì)，從而在戊二醛交聯(lián)時(shí)，纖維不易快速降解而提高后續(xù)的酶固定化效果。本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)，tween80的加入對(duì)于可紡性也具有較大的影響，其加入可能使得紡絲原料更好的分散，利于在紡絲過(guò)程中形成泰勒錐以便平穩(wěn)紡絲。如本發(fā)明的一個(gè)對(duì)比實(shí)施例所示，當(dāng)僅采用胃蛋白酶或者僅采用木瓜蛋白酶時(shí)，所得酶解物質(zhì)利用乙酸和其它幾種常用有機(jī)試劑幾乎無(wú)法進(jìn)行靜電紡絲。再如本發(fā)明另一個(gè)對(duì)比實(shí)施例，當(dāng)省略本發(fā)明步驟（2）的預(yù)處理時(shí)，利用所得纖維膜進(jìn)行戊二醛交聯(lián)后，對(duì)于尼古丁的檢測(cè)效果出現(xiàn)大幅降低；同時(shí)，需利用dmf和thf（9:1v/v）的溶液體系才能進(jìn)行紡絲，不過(guò)這種溶液體系的毒性較強(qiáng)，當(dāng)溶劑殘留時(shí)，是不宜將所得纖維膜作為煙頭濾嘴的。

在取得本發(fā)明結(jié)果之后，在本發(fā)明技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，針對(duì)于蛇皮，通過(guò)調(diào)整預(yù)處理步驟的有無(wú)、三種所用酶的使用（任一種單獨(dú)使用、任兩兩組合和三種同時(shí)使用）、紡絲溶劑的選擇，均難以獲得具有靜電紡絲可紡性的膠原蛋白。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明有效利用了鯢皮作為膠原蛋白制備源，并獲得了鯢皮膠原蛋白纖維膜；

2、本發(fā)明所得纖維膜對(duì)于尼古丁具有高效的檢測(cè)效果，可用于制備相應(yīng)的尼古丁傳感器；

3、本發(fā)明所得纖維膜對(duì)于尼古丁還具有較高的吸附效果，可用作尼古丁的吸附材料；

4、本發(fā)明所用紡絲溶劑毒性很小，所得纖維膜經(jīng)常規(guī)的溶劑揮發(fā)處理后，可以安全的用作煙頭濾嘴材料。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，值得一提的時(shí)，下述實(shí)施例僅僅起到示例作用，并非旨在對(duì)本發(fā)明有所限定，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，凡是符合本發(fā)明精神的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

（1）利用微細(xì)粉碎機(jī)對(duì)將鯢皮進(jìn)行粉碎處理，加入水，控制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，置于微波爐中，于功率450w下處理1.0分鐘；濾干，加入質(zhì)量體積比為2%的雙氧水的水溶液，靜置30分鐘，之后用水清洗，濾干；

（2）加入1.0mol/l的鹽酸溶液，超聲波輔助下，處理10~12分鐘，用水清洗，濾干；

（3）向步驟（2）所得物加入水，控制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，加入5.00nfu/mg胃蛋白酶、2.50nfu/mg木瓜蛋白酶和3.00nfu/mg菠蘿蛋白酶，于35℃下，溫和攪拌反應(yīng)2.5小時(shí)；于100℃下，滅活10分鐘；

（4）將步驟（3）置于-70℃下，預(yù)凍10分鐘，之后進(jìn)行真空冷凍干燥，然后進(jìn)行粉碎；

（5）將步驟（4）所得物溶于乙酸中，制備成濃度為0.12g/ml的溶液，并向所得溶液加入體積分?jǐn)?shù)為0.3%的tween-80，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?/p>

（6）利用靜電紡絲設(shè)備對(duì)步驟（5）所得溶液進(jìn)行靜電紡絲，設(shè)置電壓為20kv，溶液推進(jìn)速度為1.0ml/h，接收距離為15cm，得到靜電紡絲纖維膜；

（7）將所得纖維膜置于體積分?jǐn)?shù)為0.30%的戊二醛溶液中，置于25℃中反應(yīng)30分鐘。

實(shí)施例2

（1）利用微細(xì)粉碎機(jī)對(duì)將鯢皮進(jìn)行粉碎處理，加入水，控制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，置于微波爐中，于功率450w下處理0.5分鐘；濾干，加入質(zhì)量體積比為2%的雙氧水的水溶液，靜置30分鐘，之后用水清洗，濾干；

（2）加入1.0mol/l的鹽酸溶液，超聲波輔助下，處理10~12分鐘，用水清洗，濾干；

（3）向步驟（2）所得物加入水，控制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%，加入6.00nfu/mg胃蛋白酶、2.00nfu/mg木瓜蛋白酶和3.50nfu/mg菠蘿蛋白酶，于30℃下，溫和攪拌反應(yīng)3.0小時(shí)；于100℃下，滅活10分鐘；

（4）將步驟（3）置于-70℃下，預(yù)凍10分鐘，之后進(jìn)行真空冷凍干燥，然后進(jìn)行粉碎；

（5）將步驟（4）所得物溶于乙酸中，制備成濃度為0.15g/ml的溶液，并向所得溶液加入體積分?jǐn)?shù)為0.5%的tween-80，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?/p>

（6）利用靜電紡絲設(shè)備對(duì)步驟（5）所得溶液進(jìn)行靜電紡絲，設(shè)置電壓為20kv，溶液推進(jìn)速度為0.8ml/h，接收距離為15cm，得到靜電紡絲纖維膜；

（7）將所得纖維膜置于體積分?jǐn)?shù)為0.15%的戊二醛溶液中，置于20℃中反應(yīng)45分鐘。

實(shí)施例3

（1）利用微細(xì)粉碎機(jī)對(duì)將鯢皮進(jìn)行粉碎處理，加入水，控制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%，置于微波爐中，于功率500w下處理1.0分鐘；濾干，加入質(zhì)量體積比為2%的雙氧水的水溶液，靜置30分鐘，之后用水清洗，濾干；

（2）加入1.0mol/l的鹽酸溶液，超聲波輔助下，處理10~12分鐘，用水清洗，濾干；

（3）向步驟（2）所得物加入水，控制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.5%，加入5.50nfu/mg胃蛋白酶、2.20nfu/mg木瓜蛋白酶和3.30nfu/mg菠蘿蛋白酶，于35℃下，溫和攪拌反應(yīng)3.0小時(shí)；于100℃下，滅活10分鐘；

（4）將步驟（3）置于-70℃下，預(yù)凍10分鐘，之后進(jìn)行真空冷凍干燥，然后進(jìn)行粉碎；

（5）將步驟（4）所得物溶于乙酸中，制備成濃度為0.13g/ml的溶液，并向所得溶液加入體積分?jǐn)?shù)為0.35%的tween-80，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?/p>

（6）利用靜電紡絲設(shè)備對(duì)步驟（5）所得溶液進(jìn)行靜電紡絲，設(shè)置電壓為20kv，溶液推進(jìn)速度為0.9ml/h，接收距離為15cm，得到靜電紡絲纖維膜；

（7）將所得纖維膜置于體積分?jǐn)?shù)為0.20%的戊二醛溶液中，置于22℃中反應(yīng)40分鐘。

實(shí)驗(yàn)例1

對(duì)實(shí)施例1~實(shí)施例3所得纖維膜進(jìn)行尼古丁含量檢測(cè)和尼古丁吸附試驗(yàn)，結(jié)果為：

對(duì)尼古丁的檢測(cè)線性范圍為7.5×10^-7~5.0×10^-2mol/l，最低檢測(cè)限均不高于3.5×10^-7mol/l。

將所得纖維膜填充于市售吸煙嘴中，將香煙（嬌子牌）固定在吸煙嘴上，點(diǎn)燃香煙真空抽濾，燃燒完畢后，利用甲醇沖洗，利用gc/ms分析。

經(jīng)分析，實(shí)施例1~3所得纖維膜對(duì)于香煙中尼古丁的吸附量分別為72.5%、72.1%和76.4%。

對(duì)比實(shí)施例1

除單獨(dú)使用5.00~6.00nfu/mg胃蛋白酶、2.00~2.50nfu/mg木瓜蛋白酶和3.00~3.50nfu/mg菠蘿蛋白酶中的任意一種或者任意兩種之外，其余與實(shí)施例3一致。

所得酶解物質(zhì)均無(wú)法進(jìn)行靜電紡絲（所選紡絲溶劑為dmf、thf、六氟異丙醇、乙酸中的一種或者任意兩種混合溶液）。

對(duì)比實(shí)施例2

除省去步驟（2）之外，其余與實(shí)施例3一致。僅當(dāng)采用dmf和thf（9:1v/v）的溶液體系才能進(jìn)行紡絲。

對(duì)尼古丁最低檢測(cè)限均為1.2×10^-5mol/l。

對(duì)比實(shí)施例3

除不添加tween-80之外，其余與實(shí)施例3一致。紡絲時(shí)，紡絲過(guò)程不連續(xù)，常出現(xiàn)溶液從針頭掉落的現(xiàn)象。

所得纖維膜對(duì)尼古丁最低檢測(cè)限均為2.7×10^-3mol/l。

對(duì)比實(shí)施例4

除原料為蛇皮，對(duì)實(shí)施例3中的步驟（2）進(jìn)行“有無(wú)”選擇、對(duì)所用酶進(jìn)行“任一種單獨(dú)使用、任兩兩組合和三種同時(shí)使用”選擇，并以dmf、thf、六氟異丙醇、乙酸中的一種或者任意兩種混合溶液作為紡絲溶液。發(fā)現(xiàn)，上述方案不具備可紡性。