CN114716999B - 丝胶蛋白作为长余辉材料以及制备防伪材料的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了丝胶蛋白作为长余辉材料的用途以及丝胶蛋白在制备防伪材料中的应用，其无定形态粉末在室温条件下可发生室温长余辉现象，绝对量子产率高达26.8％。在不同湿度环境下处理后可获得不同长余辉寿命的丝胶蛋白粉末。本发明将具有湿度影响性差异化长余辉发射能力的丝胶蛋白搭配后用作防伪材料，为丝胶蛋白的应用开拓了新领域。

Description

丝胶蛋白作为长余辉材料以及制备防伪材料的应用
技术领域
本发明属于有机发光材料领域，具体涉及纯有机生物大分子丝胶蛋白作为长余辉材料以及制备防伪材料的新用途。
背景技术
目前，长余辉材料虽然已经被广泛地应用于人民币防伪、生物成像等领域，但由于很多材料往往只有在低温或是重金属如铱和铂掺杂才能显示出长余辉性能，使长余辉材料的应用受到了极大的限制。而纯有机分子长余辉材料相对便宜、结构容易调节、对环境相对安全且具有良好的加工性，这使得它们更适用于生物工程、医药技术领域、传感器和电子器件的制备。非典型发光化合物因为具有制备方法简单、生物相容性好、毒性低、环境友好等优点而被应用在炸药和离子检测、生物细胞成像以及防伪保密等方面。因此，寻找价格便宜、发光效率高，余辉时间长的纯有机小分子发光化合物就显的特别有意义。而使用不同湿度处理后的丝胶蛋白来作为长余辉有机发光材料未被报道过。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种丝胶蛋白作为长余辉材料的应用以及丝胶蛋白在制备防伪材料中的应用。
本发明针对现有技术中存在的不足，本发明针对现有技术中存在的不足，发展一类昆虫类大分子蛋白长余辉材料，首次提供纯有机生物大分子丝胶蛋白作为长余辉材料的用途。具体涉及这些材料在制备有机长余辉材料中的用途，特点是量子效率高和余晖时间长。
所述的不同分子量的丝胶蛋白都具有长余辉发光性质。丝胶蛋白作为长余辉有机发光材料的新用途，将市售丝胶蛋白通过沉降提纯得到纯有机室温长余辉材料并作为防伪加密材料应用，可制备防伪材料。
溶解沉降的目的是为了排除市售的丝胶蛋白自身含有的杂质导致的长余辉特性。所述的纯丝胶蛋白具体提纯方法如下：将丝胶蛋白原料溶解于去离子水中溶解，然后加入到四氢呋喃溶剂中沉降，然后抽滤洗涤，真空干燥得到纯化后的丝胶蛋白粉末。所述的纯化后的丝胶蛋白粉末作为长余辉材料。
所述的丝胶蛋白原料、去离子水与四氢呋喃的用量之比为5～15g：25～75mL：250～1000mL，最优选为10g：50mL：500mL。
所述的真空干燥条件为：35℃～55℃真空烘箱中干燥18～30h，最优选为在45℃真空烘箱中干燥24h。
本发明中涉及的丝胶蛋白是第一例昆虫类蛋白纯有机动物大分子长余辉材料，其无定形态在室温条件下可发生长余辉现象，平均分子质量为5000的丝胶蛋白(丝胶蛋白-5千)的长余辉寿命可长达455.9ms，量子产率高达22.8％。10000的丝胶蛋白(丝胶蛋白-1万)的长余辉寿命可长达422.6ms，量子产率高达26.4％。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明丝胶蛋白作为长余辉材料的新用途，其无定形态粉末在室温条件下可发生室温长余辉现象，绝对量子产率高达26.8％。在不同湿度环境下处理后可获得不同长余辉寿命的丝胶蛋白粉末。本发明将具有湿度影响性差异化长余辉发射能力的丝胶蛋白搭配后用作防伪材料，为丝胶蛋白的应用开拓了新领域。
附图说明
图1为丝胶蛋白-5千在室温下的(a)PL光谱图、(b)长余辉寿命及(c)长余辉随时间变化观察图。
图2为丝胶蛋白-1W在室温下的(a)PL光谱图、(b)长余辉寿命及(c)长余辉随时间变化观察图。
图3不同湿度下处理后的丝胶粉组合防伪效果应用展示图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细的描述。本领域技术人员应理解，下面的实施例仅用于本说明，并不用于限制本发明的范围。
下述实施例中所采用的不同分子量的丝胶蛋白粉末为市售商品，使用前进行溶解沉降提纯。
溶解沉降的目的是为了排除市售的丝胶蛋白自身含有的杂质导致的长余辉特性。将丝胶蛋白溶解于去离子水中溶解，然后倒入10～20倍的四氢呋喃溶剂中沉降，然后抽滤洗涤，常温真空干燥得到纯化后的丝胶蛋白粉末。
实施例1
称取10g丝胶蛋白-5千(达利丝绸)固体粉末于100mL双颈烧瓶中，加入50mL去离子水，搅拌溶解，然后将丝胶溶液滴入到500ml的四氢呋喃溶液中沉降。抽滤洗涤后所得样品在45℃真空烘箱中干燥24h后，得到提纯后的丝胶蛋白-5千的样品。
丝胶蛋白-5千的发光性质如图1中(a)在340nm下的荧光和长余辉光谱(td＝0.01s)中所示：312nm激发的PL和长余辉发射峰分别为372和512nm。(b)寿命测试发现，在512nm(λex＝340nm)处监测的是455.9ms。DHU在340nm激发下的总量子产率为22.8％。
实施例2
称取10g丝胶蛋白-1万(达利丝绸)固体粉末于100mL双颈烧瓶中，加入50mL去离子水，搅拌溶解，然后将丝胶溶液滴入到500ml的四氢呋喃溶液中沉降。抽滤后所得样品在45℃真空烘箱中干燥24h后，得到提纯后的丝胶蛋白-1万的样品。
丝胶蛋白-1万的发光性质如图2中(a)在340nm下的荧光和长余辉光谱(td＝0.01s)中所示：312nm激发的PL和长余辉发射峰分别为475和525nm。(b)寿命测试发现，在525nm(λex＝340nm)处监测的是422.6ms。DHU在340nm激发下的总量子产率为26.4％。
实施例3
将提纯后的达利丝绸丝胶蛋白-1万的粉末放置于湿度为80％、温度为25℃的恒温恒湿箱中半小时后取出，然后与未放置的粉末组成笑脸图案，在312nm紫外灯激发1分钟后关闭紫外灯，可以看到笑脸中间的嘴比其他部分的长余辉发射更快的消失，这是由于湿度响应也使其具有防伪加密功能(图3)。

Claims (7)

1.丝胶蛋白作为长余辉材料的应用。
2.根据权利要求1所述的丝胶蛋白作为长余辉材料的应用，其特征在于，所述的丝胶蛋白的状态是固态。
3.根据权利要求1所述的丝胶蛋白作为长余辉材料的应用，其特征在于，所述的丝胶蛋白是经过提纯后得到。
4.根据权利要求3所述的丝胶蛋白作为长余辉材料的应用，其特征在于，所述的提纯包括以下步骤：
将丝胶蛋白原料溶解于去离子水中溶解，然后加入到四氢呋喃溶剂中沉降，然后抽滤洗涤，真空干燥得到纯化后的丝胶蛋白粉末。
5.根据权利要求4所述的丝胶蛋白作为长余辉材料的应用，其特征在于，所述的纯化后的丝胶蛋白粉末作为长余辉材料。
6.根据权利要求4所述的丝胶蛋白作为长余辉材料的应用，其特征在于，所述的丝胶蛋白原料、去离子水与四氢呋喃的用量之比为5~15g：25~75mL：250~1000mL。
7.根据权利要求4所述的丝胶蛋白作为长余辉材料的应用，其特征在于，所述的真空干燥条件为：35℃~55℃真空烘箱中干燥18~30 h。
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Denomination of invention: Application of silk fibroin protein as long afterglow material and preparation of anti-counterfeiting materials

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Record date: 20250311