利用溶菌酶制備的生物蛋白質二維納米薄膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生物蛋白質二維納米薄膜的制備技術領域，具體涉及一種利用溶菌酶制備的生物蛋白質二維納米薄膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]自然界的多種生理功能中，蛋白質聚集體的自組裝尤為常見。例如:牙釉蛋白能夠自組裝形成納米球，這些納米球系統組裝起來形成了一種帶狀結構，這種自組裝結構扮演了很關鍵的模板作用，通過控制羥基磷灰石晶體的生長以達到牙釉質的生物礦化。當今由自組裝形成的蛋白質二維納米薄膜引起了科學界的廣泛關注。特別是在相轉變過程中，由疏水微粒自發聚集形成超分子聚集體，從而形成二維納米尺寸的蛋白質薄膜。這種獨特的智能型組織是由分子構建單元通過共價作用組裝在一起的，如雙鏈DNA、蛋白質聚集、細胞、組織以及生物體。但是離開特定的活體環境，這樣的蛋白質聚集體的自組裝就不那么容易了。對于由微觀構建單元自組裝形成的大尺寸(超過厘米級的)宏觀組織更難實現，而且要得到目標產物或多肽，往往會涉及到復雜的合成路線。所以，近十年來在自組裝形成微觀及宏觀尺寸的有機結構自組裝納米薄膜仍是一個具有挑戰性的課題。
[0003]溶菌酶是一種天然生物大分子，可從人、雞、牛、鼠或者駱駝中提取，具有廉價易得的優點。此外，溶菌酶是由129個氨基酸構成的單純堿性球蛋白，化學性質穩定，易于改性，并具有豐富的相轉變行為。發明人所在的研究小組利用溶菌酶的相轉變產物對基材表面進行改性，然后在改性后的表面修飾低表面能物質，制備出性能優異、穩定性高、機械強度較好的超疏水表面。該方法主要是利用溶菌酶相轉變過程中形成的微納米級顆粒聚集沉降吸附在基材表面上，構筑出微納米級的多孔粗糙結構，其表面粗糙度較大，顆粒大小基本屬于微米級，是一種不致密、不透明的網絡狀結構。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題在于提供一種利用溶菌酶制備的大尺寸且穩定的生物蛋白質二維納米薄膜及其制備方法。
[0005]解決上述技術問題所采用的技術方案是該生物蛋白質二維納米薄膜由下述方法制備得到:
[0006]將5?lOOmmol/L的三(2-羧乙基)膦的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液用NaOH調節至PH值為4.0?6.0，然后將其與濃度為0.1?10mg/mL的溶菌酶的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液等體積混合，室溫靜置30?50分鐘，在混合液表面形成一層薄膜，即生物蛋白質二維納米薄膜。
[0007]本發明的生物蛋白質二維納米薄膜進一步優選由下述方法制備得到:將40?50mmol/L的三(2-羧乙基)膦的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液用NaOH調節至pH值為4.0?6.0，然后將其與濃度為2?5mg/mL的溶菌酶的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液等體積混合，室溫靜置30?50分鐘，在混合液表面形成一層薄膜，即生物蛋白質二維納米薄膜。
[0008]本發明的生物蛋白質二維納米薄膜也可以在上述制備過程中，將基材與混合液表面接觸，室溫靜置30?50分鐘，在基材表面形成一層薄膜，即生物蛋白質二維納米薄膜。
[0009]本發明所采用的溶菌酶的來源物種為人，雞，牛，鼠或者駱駝，由西格瑪奧德里奇(上海)貿易有限公司提供。
[0010]本發明的生物蛋白質二維納米薄膜是利用溶菌酶分子與三(2-羧乙基)膦鹽酸鹽發生相轉變反應生成的納米顆粒在氣液界面通過表界面誘導自組裝形成的，其厚度約為30?80nm左右，表面粗糙度小，透明度高，且具有較好的粘附性。
[0011]本發明的生物蛋白質二維納米薄膜也可以在其制備過程中直接將基材與溶液表面接觸，使溶菌酶相轉變生成的納米顆粒通過表界面誘導直接在液固表面自組裝形成二維納米薄膜，即原位生長于基材表面，從而達到對基材表面改性的目的。
[0012]本發明的生物蛋白質二維納米薄膜的制備方法簡單，環境友好，且可以通過更換溶液在納米薄膜表面繼續自組裝形成微米級的薄膜。
【附圖說明】
[0013]圖1是實施例1制備的生物蛋白質二維納米薄膜照片。
[0014]圖2是實施例1制備的生物蛋白質二維納米薄膜的透射電鏡圖。
[0015]圖3是實施例1制備的生物蛋白質二維納米薄膜的原子力顯微鏡圖。
[0016]圖4是實施例6中在石英片表面原位生長生物蛋白質二維納米薄膜照片及其透過率譜圖。
[0017]圖5是實施例7中在硅片表面原位生長生物蛋白質二維納米薄膜前(左邊)、后(右邊)的照片。
[0018]圖6是實施例7中在硅片表面原位生長生物蛋白質二維納米薄膜前后的基材表面接觸角測試圖。
[0019]圖7是實施例8中在玻璃片表面原位生長生物蛋白質二維納米薄膜前后的基材表面接觸角測試圖。
[0020]圖8是實施例9中在ITO表面原位生長生物蛋白質二維納米薄膜前后的基材表面接觸角測試圖。
[0021]圖9是實施例10中在PET表面原位生長生物蛋白質二維納米薄膜前后的基材表面接觸角測試圖。
[0022]圖10是實施例11中在鉑表面原位生長生物蛋白質二維納米薄膜前后的基材表面接觸角測試圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例對本發明進一步詳細說明，但本發明的保護范圍不僅限于這些實施例。
[0024]實施例1
[0025]將0.1433g三(2-羧乙基)膦加入1mL 1mmoI/L pH值為7.4的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液中，用NaOH調節pH值至5.0，配制成50mmol/L的三(2-羧乙基)膦的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液；將20mg溶菌酶加入1mL 1mmoI/L pH值為7.4的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液中，配制成2mg/mL的溶菌酶的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液；將1mL 50mmol/L的三(2-羧乙基)膦的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液與10mL2mg/mL的溶菌酶的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液混合均勻，室溫靜置50分鐘，在混合液表面形成一層薄膜(如圖1所示)，即生物蛋白質二維納米薄膜，其厚度約為50nm。由圖2和圖3可見，生物蛋白質二維納米薄膜是由相轉變過程中生成的粒徑為30nm?50nm左右的納米粒子自組裝形成的。
[0026]實施例2
[0027]將0.1147g三(2-羧乙基)膦加入1mL 1mmoI/L pH值為7.4的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液中，用NaOH調節pH值至5.0，配制成40mmol/L的三(2-羧乙基)膦的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液；將50mg溶菌酶加入1mL 1mmoI/L pH值為7.4的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液中，配制成5mg/mL的溶菌酶的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液；將1mL 40mmol/L的三(2-羧乙基)膦的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液與10mL5mg/mL的溶菌酶的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液混合均勻，室溫靜置50分鐘，在混合液表面形成一層薄膜，即生物蛋白質二維納米薄膜，其厚度約為60nm。
[0028]實施例3
[0029]將0.1433g三(2-羧乙基)膦加入1mL 1mmoI/L pH值為7.4的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液中，用NaOH調節pH值至6.0，配制成50mmol/L的三(2-羧乙基)膦的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液；將20mg溶菌酶加入1mL 1mmoI/L pH值為7.4的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液中，配制成2mg/mL的溶菌酶的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液；將1mL 50mmol/L的三(2-羧乙基)膦的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液與10mL2mg/mL的溶菌酶的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液混合均勻，室溫靜置50分鐘，在混合液表面形成一層薄膜，即生物蛋白質二維納米薄膜，其厚度約為60nm。
[0030]實施例4
[0031]將0.1147g三(2-羧乙基)膦加入1mL 1mmoI/L pH值為7.4的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液中，用NaOH調節pH值至4.0，配制成40mmol/L的三(2-羧乙基)膦的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液；將50mg溶菌酶加入1mL 1mmoI/L pH值為7.4的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液中，配制成5mg/mL的溶菌酶的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液；將1mL 40mmol/L的三(2-羧乙基)膦的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液與10mL5mg/mL的溶菌酶的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液混合均勻，室溫靜置50分鐘，在混合液表面形成一層薄膜，即生物蛋白質二維納米薄膜，其厚度約為50nm。
[0032]實施例5
[0033]將0.0143g三(2-羧乙基)膦加入1mL 1mmoI/L pH值為7.4的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液