基于离子液体/DMSO二元溶剂体系的丝素蛋白/氧化石墨烯复合膜可调控二级结构构建与性能研究

为解决丝素蛋白(SF)基质中氧化石墨烯(GO)分散不均及溶剂不相容性问题，研究人员通过1-丁基-3-甲基咪唑氯(BMIM Cl)/二甲基亚砜(DMSO)二元溶剂体系制备SF-GO复合薄膜。该体系通过BMIM+破坏SFβ-折叠氢键促进α-螺旋构象转变，同时DMSO抑制GO重堆叠，在0.1 wt.%低负载量下实现分子有序排列，获得断裂伸长率提升至26.12%±1.64%的高性能复合材料，为生物医用材料开发提供新策略。

　　

突破性研究揭示了二元溶剂体系对生物高分子纳米复合材料结构的精准调控奥秘。采用1-丁基-3-甲基咪唑氯(BMIM Cl)这种含咪唑鎓阳离子(BMIM⁺)和氯阴离子(Cl^?)的离子液体(IL)，配合二甲基亚砜(DMSO)构建的溶剂系统展现出双重功效：既能解离丝素蛋白(SF)β-折叠区的氢键网络，促使其向更柔性的无规卷曲或α-螺旋构象转变；又能通过BMIM⁺与氧化石墨烯(GO)表面含氧官能团的相互作用提升相容性。DMSO的加入不仅降低溶液粘度，更有效阻止GO片层的重新堆叠。

当GO负载量低至0.1 wt.%时，π-π堆积、氢键和疏水作用协同诱导SF形成规整的β-折叠结构。这种分子尺度的精准调控使得复合材料获得突破性力学性能——断裂伸长率高达26.12%±1.64%，同时兼具优异的热稳定性和柔性特征。研究证实材料性能提升与分子排列有序度及界面相互作用强度呈正相关，为开发新一代可应用于生物医疗、柔性电子和绿色包装的功能材料提供了理论依据和技术路径。