DOI: 10.1021/acs.biomac.0c00500
淀粉樣蛋白纖維是在實驗室通過控制熱處理由蛋白質制備而成的，但這些纖維必須經過進一步組裝，以符合生物纖維所需的機械和結構特性。在此，通過靜電紡絲將β-乳球蛋白纖維摻入到直徑為40-180 nm的聚（環氧乙烷）纖維中。蛋白纖維呈短節狀分散在電紡纖維中，電紡后原纖維直徑沒有變化。成像分析顯示，纖維相對于纖維長軸在20°范圍內排列，并且通過偏振FTIR和各向異性SAXS/WAXS散射圖進一步確認了纖維排列。纖維的彈性模量隨蛋白纖維含量從0.8 GPa增至2 GPa，優于絲、膠原蛋白和明膠的報道值。本裝置可以制備大量含有不同直徑和機械強度的蛋白纖維的聚合物纖維，在多種應用中具有巨大的潛力。
圖1.在與PEO混合之前（a-c）、與PEO混合之后（d-f）、與PEO靜電紡絲并隨后將PEO溶解在水中（g-o），β-乳球蛋白纖維（PF）的形態顯示：a，d，g，j，m）PF的AFM顯微照片，每個圖像的右側均標有高度比例。b，e，h，k，n）從AFM顯微照片測得的PF輪廓長度（L）的分布，每個圖像中均提供了平均輪廓長度（分別在b、e和h、k、n中使用了高斯擬合和洛倫茲擬合）；c，f，i，l，o）PF的TEM顯微照片，具有更高放大倍數的顯微照片作為插圖。電紡和溶解的纖維包括4％PEO/PF 0.5％（g-i）、4％PEO/PF 1.5％（j-1）和4％PEO/PF 3％（m-o）。
圖2.由PEO和PEO/PF溶液制備的定向電紡纖維：a，d，g，j）電紡纖維的AFM顯微照片，其高度比例表示在每幅圖像的右側；b，e，h，k）電紡纖維的SEM顯微照片，其中提供高倍圖像作為插圖，每幅圖像左側列出圖像分析的平均纖維直徑（字母表示平均直徑之間的顯著性差異），黃色箭頭表示主要纖維方向的取向；c，f，i，l）每個電紡墊纖維的取向角的頻率分布，每個樣品的總頻率取向在-20°和20°之間。不同的字母表示數據之間的顯著性差異。樣品包括4％PEO（a-c）、4％PEO和0.5％PF（d-f）、4％PEO和1.5％PF（g-i）以及4％PEO和3％PF（j-l）的混合溶液的電紡纖維。PF，蛋白纖維
圖3.由PEO和PEO/PF溶液制備的電紡纖維的AFM顯微照片：PEO或PEO/PF混合物的單電紡纖維（a-d）；電紡纖維與甲醛蒸氣交聯，然后用水沖洗（e-i）；用水漂洗的電紡纖維未經甲醛蒸氣處理（l，m）；標有相同字母的圖像中橫截面高度的詳細信息（j，k）。電紡纖維包括PEO（a，f，j）、PEO/PF 0.5％（b，e，g，k）、PEO/PF 1.5％（c，h，l）和PEO/PF 3％（d，i，m）。PF，蛋白纖維
圖4.電紡纖維的TEM顯微照片，顯示內部軸向排列的蛋白纖維（PF）。a-d）用乙酸鈾酰染色的交聯電紡纖維；e-f）用乙酸鈾酰染色的電紡纖維，沒有交聯，‘k’中的虛線突出顯示了從纖維延伸的溶解膜的外圍；g）電紡纖維中PF的取向角的分布，定義見插圖。a）PEO；b）PEO/PF 0.5％；c，e）PEO/PF 1.5％；d，f）PEO/PF 3％。在每個圖像中，黑色的雙箭頭表示電紡纖維的長軸，白色的箭頭表示所指示的PF的寬度，‘f’中的黃色箭頭突出顯示一束PF。
圖5.由PEO和PEO/PF溶液制備的電紡纖維的偏振FTIR光譜。a）顯示相對于電紡纖維氈平面的偏振和IR光束方向的示意圖。單獨的電紡纖維方向用雙箭頭指示。b）顯示酰胺A、酰胺I、β鏈和蛋白纖維的空間位置的示意圖。酰胺I和A用橢圓形突出顯示。c）用與電紡纖維的長軸平行（黑線）和垂直（紅線）偏振的光收集的紅外光譜。PEO/PF3％隨機排列表示電紡纖維沒有優先取向。PF，蛋白纖維
圖6.WAXS對PEO和PEO/PF電紡纖維的表征，顯示：a-c）2D WAXS模式，其中藍色箭頭表示電紡纖維的平均取向；d）徑向平均WAXS強度隨q的變化；e）對于q=1.25-1.45 ?-1，強度與方位角的關系；PF，蛋白纖維
圖7.SAXS對PEO和PEO/PF電紡纖維的表征，顯示：a-c）電紡纖維的2D SAXS模式，其中藍色箭頭表示纖維取向；d）實驗（符號）和模擬（黑線）徑向平均SAXS強度與q的關系。PF在β-乳球蛋白纖維2％（w/w）溶液中，pH為2；e）與AFM和TEM相比，由SAXS得出模型測定的蛋白纖維半徑分布；f）對于q=0.015-0.2 ?-1，強度與方位角的關系；g）紡絲纖維中蛋白纖維取向的示意圖。PF，蛋白纖維
圖8.通過AFM納米壓痕法測量的PEO和PEO/PF電紡纖維的彈性模量，顯示：a）電紡纖維的彈性模量與最大壓痕深度（hmax）之間的相關性，其中在圖7中突出顯示了7-9 nm壓痕深度為綠色；b）在7-9 nm壓痕深度處的電紡纖維的平均彈性模量，其中字母表示明顯不同的值；c）比較文獻中的PEO和PEO/PF電紡纖維（綠色條）與其他各種電紡纖維或非紡PF*的實驗彈性模量。PF，蛋白纖維
