Effective sericin-­fibroin separation from Bombyx mori silkworms fibers and low-­cost salt removal from fibroin solution

Abstract

ABSTRACT : Silk from Bombyx mori has two main proteins: fibroin and sericin. Fibroin is a protein that exhibits good biocompatibility and high surface reactivity, desirable properties for many biomedical applications. Sericin is related with adverse immune response in some medical uses. Therefore, its removal (degumming) is desirable in almost all fields, including the textile industry and biological applications. In this study, three degumming methods (distilled water, liquid neutral detergent and sodium carbonate solution) were evaluated using Raman spectroscopy. Degummed silk treated with sodium carbonate solution exhibits a pattern consistent with previous studies for sericin-free fibroin, and significant differences with the untreated silk pattern. Also, degummed fibroin fibers were dissolved in a calcium chloride solution, in pursuit of a more versatile material. Additionally, different porous membranes of dialysis tubes were tested to remove residual salts, and were compared by conductivity measurements and EDS analysis, identifying good performance for an affordable food cellulose membrane. The results showed that it is possible to obtain fibroin with adequate chemical properties, using low-cost process and membrane of dialysis tubes.

RESUMEN : La seda del Bombyx mori tiene dos proteínas principales: fibroína y sericina. La fibroína es una proteína que presenta buena biocompatibilidad y alta reactividad superficial, propiedades deseables para varias aplicaciones biomédicas. La sericina está relacionada con respuestas inmunes adversas en algunos usos médicos. Además, su remoción (desgomado) es deseable en casi todos los campos, incluyendo la industria textil y aplicaciones biológicas. En el presente estudio se evaluaron, mediante espectroscopía Raman, tres métodos de desgomado (agua destilada, detergente líquido neutro y solución de carbonato de sodio). La seda desgomada con solución de carbonato de sodio muestra un patrón consistente con estudios previos de fibroína libre de sericina, y exhibe diferencias significativas respecto al patrón de la seda no tratada. Adicionalmente las fibras de fibroína desgomada se disolvieron en solución de cloruro de calcio, buscando un material más versátil. Además, diferentes membranas porosas fueron probadas para la remoción de sales residuales y comparadas, mediante medición de la conductividad y análisis EDS, identificando buen desempeño de la membrana de celulosa para alimentos que, además, es económica. Los resultados mostraron que es posible obtener fibroína con propiedades químicas adecuadas, usando procesos y membranas de diálisis de bajo costo.