专利摘要
本发明提供了一种稀土蛋白纤维，由超级正电荷蛋白和阴离子型表面活性剂经拉丝制得；所述阴离子表面活性剂具有邻苯二酚结构单元。本发明中的超级正电荷蛋白与阴离子表面活性剂在静电作用下形成蛋白‑表面活性剂复合物，进一步的通过掺杂不同金属离子与其鳌合配位交联，得到的稀土蛋白纤维具有高强高韧的优良力学性能。本发明中的稀土蛋白纤维可用于三维细胞培养、组织工程等领域。本发明还提供了一种稀土蛋白纤维的制备方法，本发明中的制备方法简单，易于工业化。
权利要求
1.一种蛋白纤维，由超级正电荷蛋白和阴离子型表面活性剂经拉丝制得；
具体制备步骤如下：
A）将超级正电荷蛋白和阴离子表面活性剂分别溶于超纯水中，得到超级正电荷蛋白溶液和阴离子表面活性剂溶液；
所述阴离子表面活性剂为6-(3-(3,4-邻二苯酚)丙酰胺)己基硫酸钠；所述超级正电荷蛋白与所述阴离子表面活性剂的摩尔比为（0.1~2）：4；
B）将所述阴离子表面活性剂溶液滴加至超级正电荷蛋白溶液中，混合均匀，得到混合溶液；
C）将所述混合溶液离心后冻干0.5~1小时，得到蛋白-表面活性剂复合物；
D）将所述蛋白-表面活性剂复合物进行拉丝，得到蛋白纤维；
所述超级正电荷蛋白按照以下步骤进行表达：
将质粒转化进毕赤酵母或大肠杆菌表达菌株，挑取板上的单克隆菌落进LB培养基过夜活化；把过夜活化的菌液加进TB培养基，等到od值长到1，加入氨基酸，降温到30度泄漏表达，过夜收集菌体，用lysis buffer裂解缓冲液重悬后，加入蛋白酶抑制剂，DNA酶，溶菌酶，MgCl
所述超级正电荷蛋白的电荷数为72~108。
2.根据权利要求1所述的蛋白纤维，其特征在于，所述蛋白纤维由超级正电荷蛋白、阴离子型表面活性剂和金属离子制成；
所述步骤B）为：将所述阴离子表面活性剂溶液滴加至超级正电荷蛋白溶液中，混合均匀后，加入铁盐和/或铽盐，得到混合溶液；
所述金属离子为Fe
3.根据权利要求2所述的蛋白纤维，其特征在于，所述阴离子表面活性剂与金属离子的摩尔比为1：（3~5）。
4.根据权利要求1所述的蛋白纤维，其特征在于，所述离心的速率为15000~18000rpm；
所述离心的时间为5~20min。
5.根据权利要求1所述的蛋白纤维，其特征在于，所述蛋白-表面活性剂复合物的含水量为10~50%。
说明书
技术领域
本发明属于生物工程材料技术领域，尤其涉及一种稀土蛋白纤维及其制备方法。
背景技术
由许多蛋白质来源，包括植物、昆虫和动物，产生的蛋白纤维得到广泛的关注。尽管天然蛋白纤维在很久之前就被使用，人造蛋白纤维的发展确是在20世纪50年代开始。蛋白质纤维在轻质高强材料的发展中变得非常重要，因为它们不仅重量轻，而且具有生物降解性、良好的湿度和温度调节、耐高温、弹性以及具有的特殊力学性能。
人造蛋白纤维和其他聚合物制备而成的纳米复合材料，在纺织、卫生和医疗、能源和工程应用方面显示出巨大的应用潜力，可制造新型轻质高强功能性材料。尽管取得了一些进展，但人造蛋白纤维在韧性和刚性方面仍无法与天然蜘蛛丝相比，这限制了它们的进一步应用。此外，如何利用超分子间相互作用来提高人造蛋白纤维力学性能依然鲜有报道。因此，亟需发展一种可以调控生物蛋白纤维力学性能的技术，以便将所制备纤维更好地应用到高技术领域。
发明内容
本发明提供了一种稀土蛋白纤维及其制备方法，本发明中的稀土蛋白纤维具有优异的力学性能。
本发明提供一种稀土蛋白纤维，由超级正电荷蛋白和阴离子型表面活性剂经拉丝制得；
所述阴离子表面活性剂具有邻苯二酚结构单元。
优选的，所述稀土蛋白纤维由超级正电荷蛋白、阴离子型表面活性剂和金属离子制成；
所述金属离子为Fe3+和/或Tb3+。
优选的，所述超级正电荷蛋白按照以下步骤进行表达：
将质粒转化进表达菌株毕赤酵母或大肠杆菌表达菌株，挑取板上的单克隆菌落进LB培养基过夜活化；把过夜活化的菌液加进TB培养基，等到od值长到1，加入氨基酸，降温到30度泄漏表达，过夜收集菌体，用lysis buffer裂解缓冲液重悬后，加入蛋白酶抑制剂，DNA酶，溶菌酶，MgCl2，用高压均质机破碎菌体，10000转以上速度离心，得到蛋白上清，HPLC纯化，得到超级正电荷蛋白。
优选的，所述超级正电荷蛋白的电荷数为72～108。
优选的，所述阴离子表面活性剂为6-(3-(3,4-邻二苯酚)丙酰胺)己基硫酸钠。
优选的，所述超级正电荷蛋白与所述阴离子表面活性剂的摩尔比为(0.1～2)：4。
优选的，所述阴离子表面活性剂与金属离子的摩尔比为1：(3～5)。
本发明提供一种稀土蛋白纤维的制备方法，包括以下步骤：
A)将超级正电荷蛋白和阴离子表面活性剂分别溶于超纯水中，得到超级正电荷蛋白溶液和阴离子表面活性剂溶液；
所述阴离子型表面活性剂具有邻苯二酚结构单元；
B)将所述阴离子表面活性剂溶液滴加至超级正电荷蛋白溶液中，混合均匀，得到混合溶液；
C)将所述粘合剂溶液离心后冻干0.5～1小时，得到稀土蛋白混合物；
D)将所述稀土蛋白混合物进行拉丝，得到稀土蛋白纤维；
优选的，所述离心的速率为15000～18000rpm；
所述离心的时间为5～20min。
优选的，所述稀土蛋白混合物的含水量为10～50％。
本发明提供了一种稀土蛋白纤维，由超级正电荷蛋白和阴离子型表面活性剂经拉丝制得；所述阴离子表面活性剂具有邻苯二酚结构单元。本发明中的超级正电荷蛋白与阴离子表面活性剂在静电作用下形成蛋白-表面活性剂复合物，进一步的通过掺杂不同金属离子与其鳌合配位交联，得到的稀土蛋白纤维具有高强高韧的优良力学性能。本发明中的稀土蛋白纤维可用于三维细胞培养、组织工程等领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中蛋白纤维的示意图；
图2为本发明实施例1中蛋白纤维的显微镜图片；
图3为本发明实施例1中蛋白纤维的偏振光显微镜图片；
图4为本发明实施例1中蛋白纤维的力学性能曲线；
图5为本发明实施例2中蛋白纤维的力学性能曲线；
图6为本发明实施例3中稀土蛋白纤维的力学性能曲线；
图7为本发明实施例3中稀土蛋白纤维的作用机制示意图，其中，与正电荷接触的曲线代表蛋白序列骨架。
具体实施方式
本发明提供一种稀土蛋白纤维，由超级正电荷蛋白和阴离子型表面活性剂经拉丝制得；
所述阴离子表面活性剂具有邻苯二酚结构单元。
在本发明中，所述稀土蛋白纤维的直径优选为15～30μm。
在本发明中，所述超级正电荷蛋白优选按照以下步骤进行表达：
将超电荷蛋白K系列基因载体转化进毕赤酵母(GS115/X-33/KM71)或大肠杆菌表达菌株(BL21/BL21DE3/BLRDE3)，挑取单克隆菌落，用LB培养液进行过夜培养；把过夜活化的表达种子液加入TB培养基，待菌液达到OD600数值为0.8时，加入诱导剂异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷并降温到30度进行过量表达。诱导12小时收集菌体，用裂解缓冲液重悬，加入蛋白酶抑制剂，DNA酶，溶菌酶，用高压破碎机破碎菌体，10000rpm转速以上离心，收集上清液，HPLC纯化，得到超级正电荷蛋白。
在本发明中，所述超级正电荷蛋白的电荷数优选为72～108；所述超级正电荷蛋白为非折叠态超级正电荷蛋白。
在本发明中，所述阴离子表面活性剂具有邻苯二酚结构单元，优选为6-(3-(3,4-邻二苯酚)丙酰胺)己基硫酸钠。
在本发明中，所述稀土蛋白纤维中优选还包括金属离子，所述金属离子优选为Fe3+和/或Tb3+。
在本发明中，所述超级正电荷蛋白(以赖氨酸计)与阴离子表面活性剂的摩尔比优选为(0.1～2)：4，更优选为(1～1.5)：4；所述阴离子表面活性剂与金属离子的摩尔比优选为1：(3～5)，更优选为1：(3～4)。
在本发明中，所述高强度的稀土蛋白纤维由上述三种成分的水溶液配制得到，最终得到的高强度的稀土蛋白粘合剂中的水含量优选为10～50％，更优选为20～40％。
本发明能够制备具有不同内部结构的高强高韧两类蛋白纤维，未加入金属粒子，仅由超级正电荷蛋白和阴离子型表面活性剂经拉丝制得的蛋白纤维为高韧性纤维，而加入了金属粒子的蛋白纤维为高强度纤维。
本发明还提供了一种稀土蛋白纤维的制备方法，包括以下步骤：
A)将超级正电荷蛋白和阴离子表面活性剂分别溶于超纯水中，得到超级正电荷蛋白溶液和阴离子表面活性剂溶液；
所述阴离子型表面活性剂具有邻苯二酚结构单元；
B)将所述阴离子表面活性剂溶液滴加至超级正电荷蛋白溶液中，混合均匀，得到混合溶液；
C)将所述粘合剂溶液离心后冻干0.5～1小时，得到稀土蛋白混合物；
D)将所述稀土蛋白混合物进行拉丝，得到稀土蛋白纤维；
在本发明中，所述超级正电荷蛋白的种类和制备方法与上文所述的超级正电荷蛋白的种类和方法一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述阴离子表面活性剂优选为6-(3-(3,4-邻二苯酚)丙酰胺)己基硫酸钠，以3,4-二羟基苯基丙酸为起始原料，通过多步保护与脱保护、胺化反应，亲核取代反应，通过柱色谱进行纯化即可。其合成工艺路线为本领域技术人员所熟知的方法，在此不再赘述。
在本发明中，所述超级正电荷蛋白溶液的摩尔浓度优选为200～300μmol/L，更优选为220～250μmol/L；所述阴离子表面活性剂溶液的摩尔浓度优选为10～20μmol/L。
在本发明中，将所述阴离子表面活性剂溶液滴加至超级正电荷蛋白溶液中，混合均匀后，优选加入铁盐和/或铽盐，得到混合溶液。
所述铁盐优选为FeCl3；所述铽盐优选为TbCl3。
在本发明中，所述超级正电荷蛋白、阴离子表面活性剂和金属离子的用量与上文中所述的超级正电荷蛋白、阴离子表面活性剂和金属离子的用量一致，在此不再赘述。
得到混合溶液后，本发明将所述混合溶液进行高速离心，然后直接冻干，得到稀土蛋白混合物。
在本发明中，所述稀土蛋白混合物的含水量优选为10～50％，更优选为20～40％，最优选为30％。
在本发明中，所述离心的速率优选为15000～18000rpm，更优选为16000～17000rpm，最优选为16800rpm；所述离心的时间优选为5～20min，更优选为10～15min。
所述冻干的时间优选为0.5～1小时。
得到稀土蛋白混合物后，本发明将所述稀土蛋白混合物进行手动拉丝，得到稀土蛋白纤维。通过控制拉丝速率，可以调控纤维的直径。
本发明对所述拉丝的方法没有特殊的限制，可以使用手动拉丝，也可以采用电动马达进行拉丝。
本发明提供了一种稀土蛋白纤维，由超级正电荷蛋白和阴离子型表面活性剂经拉丝制得；所述阴离子表面活性剂具有邻苯二酚结构单元。本发明中的超级正电荷蛋白与阴离子表面活性剂在静电作用下形成蛋白-表面活性剂复合物，进一步的通过掺杂不同金属离子与其鳌合配位交联，得到的稀土蛋白纤维具有高强高韧的优良力学性能。本发明中的稀土蛋白纤维可用于三维细胞培养、组织工程等领域。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种稀土蛋白纤维及其制备方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将超电荷蛋白K系列基因载体转化进大肠杆菌表达菌株BLRDE3，挑取单克隆菌落，用LB培养液进行过夜培养；把过夜活化的表达种子液加入TB培养基，待菌液达到OD600数值为0.8时，加入诱导剂异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷并降温到30度进行过量表达。诱导12小时收集菌体，用裂解缓冲液重悬，加入蛋白酶抑制剂，DNA酶，溶菌酶，用高压破碎机破碎菌体，10000rpm转速以上离心，收集上清液，HPLC纯化，得到超级正电荷蛋白。
按照摩尔比1:1称取上述超级电荷K系列蛋白及表面活性剂，分别溶于超纯水中，分别配制浓度约为220μmol/L的超电荷蛋白水溶液以及10μmol/L的表面活性剂水溶液。通过混合二者，震荡10分钟，直接冻干0.5小时，即可得到蛋白-表面活性剂复合物。
将上述蛋白-表面活性剂复合物通过手动拉丝，得到直径为20μm、含水量为45％的蛋白纤维。
由图4可以看出，在高含水量下，所制备的蛋白纤维具有超高延展性以及回弹性。
实施例2
按照实施例1中的制备方法制得蛋白纤维，不同的是，冻干时间为1小时，得到的蛋白纤维含水量在10％，直径为20μm。
由图5可以看出，在低含水量下，所制备的蛋白纤维延展性变差，但其相应的力学性能包括杨氏模量、拉伸强度得到一定增强。
实施例3
将质粒转化进大肠杆菌表达菌株BL21DE3，挑取板上的单克隆菌落进LB培养基过夜活化；把过夜活化的菌液加进TB培养基，等到od值长到1，加入氨基酸，降温到30度泄漏表达，过夜收集菌体，用lysis buffer裂解缓冲液重悬后，加入蛋白酶抑制剂，DNA酶，溶菌酶，MgCl2，用高压均质机破碎菌体，10000转以上速度离心，得到蛋白上清，HPLC纯化，得到超级正电荷蛋白(K)，电荷数为108。
按照摩尔比1:1称取上述超级电荷K系列蛋白及表面活性剂，分别溶于超纯水中，分别配制浓度约为220μmol/L的超电荷蛋白水溶液以及10μmol/L的表面活性剂水溶液，将表面活性剂溶液滴加到超级电荷K系列蛋白水溶液中，混合均匀后加入FeCl3即可相应混合物水溶液，Fe3+的总摩尔数与表面活性剂的摩尔比为1:3。震荡10分钟，直接冻干0.5小时，即可得到蛋白-表面活性剂复合物。
将上述蛋白-表面活性剂复合物通过手动拉丝，得到直径为20μm、含水量为8％的蛋白纤维。
由图6可以看出，通过金属配位作用后，所制备的蛋白纤维表现为易脆、延展性差、其力学性能包括杨氏模量、拉伸强度得到显著增强。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
一种稀土蛋白纤维及其制备方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
动态评分
0.0