1.选题背景

胶原蛋白是一种重要的纤维状蛋白和结构蛋白。胶原蛋白的三股螺旋结构赋予其特殊的生物活性，如低免疫原性、良好的生物相容性、能促进血小板凝结，促进细胞的存活、生长、愈合，因而胶原蛋白在组织工程材料（皮肤替代物、人工血管和人工软骨等）等领域具有广泛的应用。胶原蛋白的应用涉及到胶原蛋白溶液的制备。胶原蛋白多肽链间大量存在的分子链内和链间氢键、离子键、范德华力以及疏水键等，使胶原蛋白很难溶解于水和传统有机溶剂，极大地制约胶原蛋白的应用。尽管有少量的溶剂，如乙酸、三氟乙醇（TFE）、六氟异丙醇（HFIP）等，可以用来溶解胶原蛋白，但是存在易挥发，溶解度低，易导致胶原水解，变性等缺陷。因此，胶原蛋白高值转化及利用的一个关键点是寻找合适的溶剂来高效溶解制备胶原蛋白溶液，研究胶原蛋白溶液性质，阐明胶原蛋白与溶剂之间的分子作用机制。自从2002年，Swatloski首次报道了离子液体对纤维素的优异溶解性后，对于离子液体在天然高分子（纤维素，蛋白质纤维，壳聚糖）的溶解再生应用研究非常热烈。离子液体(Ionic Liquids, ILs)是一类极具应用前景的”绿色溶剂”，广泛应用于有机合成及催化、分析化学、电化学、化工分离等领域。离子液体一般由有机阳离子和无机阴离子组成，常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等，阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等离子。近年来，研究者们根据离子液体的可设计性，制备得到不同阴阳离子结构且不同嫁接基团的功能化离子液体，以满足不同行业的需要作为一种绿色环保的化学溶剂，离子液体已在各个行业中快速的发展。

2.胶原蛋白概述

2.1 胶原纤维的结构

胶原蛋白也和其他蛋白质一样具有四级结构。胶原蛋白的四级结构，对它的形状、分子大小、化学性质、生物功能等起着关键的作用。胶原蛋白分子中具有独特的三股螺旋构象被称作”胶原域”，蛋白质分子中至少有一个胶原域才能叫做胶原蛋白。胶原蛋白的胶原域有”甘氨酰脯氨酰羟脯氨酸”、”甘氨酰脯氨酰”和”甘氨酰”这样一些三肽结构的重复单元结构存在。胶原蛋白的二级结构是由三条肽链组成的三股螺旋肽链结构，这种超螺旋结构中的每一股又是一种特殊的左手螺旋体，超螺旋体中的各条肽链是借助甘氨酸残基的肽键之间形成的氢键而交联在一起。胶原蛋白的二级结构，直接关系到其在动物体内所执行的功能。胶原蛋白的三级结构是由三条螺旋结构拧成的一股绳状的右手复合螺旋结构。胶原蛋白的三级结构主要是由氢键、离子键和范德华力等作用力来使其保持稳定。除了这些次级键外，还存在胶原蛋白分子内和分子间的三种交联（醇醛缩合交联、醛醇组氨酸交联、醛胺缩合交联）。这三种交联把胶原蛋白的肽链牢固地连接起来，使其具有很高的抗强张力。

2.2胶原蛋白的物理性质

胶原蛋白是高分子化合物，其相对分子质量一般约为。胶原蛋白是一种聚两性电解质，胶原蛋白的等电点呈现出偏碱性，这是因为胶原蛋白肽链中的碱性氨基酸比酸性氨基酸含量略多一点。在等电点时，胶原蛋白的物理化学性质都会有较大的变化，如溶解度、电导率、渗透压、粘度、膨胀作用等都达到最低值。胶原蛋白在水溶液中具有胶体性质，这是因为胶原蛋白分子的表面有许多极性侧基，如羟基、氨基、酰胺基等，都能与水分子以氢键结合。加热、紫外线照射、辐照、有机试剂处理、无机试剂处理、蛋白酶处理等方法都能使胶原蛋白产生变性。

2.3胶原蛋白的化学性质

胶原蛋白可与亚硝酸反应，肽链上的侧氨基或端氨基被分解，并释放氮气；胶原蛋白与甲醛的反应可用来测定胶原蛋白中的氨基酸含量；胶原蛋白溶液与茚三酮溶液混合加热后溶液呈黄色，可用来进行氨基酸的比色定量分析；胶原蛋白肽链中存在着许多碱性基团和酸性基团，它们在溶液中能与酸和碱结合，使得胶原蛋白中各种交联键和次级键逐渐被破坏，发生酸溶或碱溶的胶解现象；盐可以使胶原蛋白中肽链间的离子键被打开，从而产生吸水膨胀。

2.4胶原蛋白的应用