[發明專利]一種牛血清白蛋白-蒙脫土納米復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110134856.4
• 申請日: 2011-05-23
• 公開（公告）號: CN102268092A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 鄭俊萍;李石;范兆明
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C07K17/14
• 分類號: C07K17/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明屬于納米復合材料領域，更具體地說，涉及一種蛋白質/層狀硅酸鹽納米復合材料及其制備方法，特別是牛血清白蛋白/蒙脫土納米復合材料及其制備方法。

背景技術

納米復合材料是近年來材料科學領域研究的熱點之一。層狀硅酸鹽因具有獨特的結構和性能在納米復合材料領域獲得廣泛的應用，從而形成聚合物/層狀硅酸鹽(Polymer/Layered?Silicate，PLS)納米復合材料，即利用聚合熱或剪切力將層狀硅酸鹽剝離成納米結構單元或微區而均勻分散到聚合物基體中，與傳統的復合材料相比，它具有以下優點：聚合填充體系質量輕，只需要很少(＜5％)質量分數的無機硅酸鹽，即可同時具有高強度、強韌性以及良好的氣液阻隔性能；優良的熱穩定性及尺寸穩定性；力學性能有望優于纖維增強聚合物體系等。

蒙脫土(Montmorillonite，MMT)具有層紋狀結構及非均勻性電性分布，對消化道內的一些病毒、病菌及毒素產生較強的選擇性吸附作用。蒙脫土與人體有很好的相容性，對人體也不會產生毒副作用，已成功的應用于醫藥、化妝品等領域。蒙脫土由于具有吸水性、懸浮性、分散性、粘結性、觸變性，使其作為制劑輔料具有乳化、增稠、助懸、吸附的功能，是優良的藥用輔料。

活性生物分子(如酶、氨基酸、肽)由于其特殊的物化性質在生物傳感、催化、藥物緩釋、食品加工等領域具有廣闊的應用前景，但由于游離活性生物分子存活的溫度、pH值范圍窄，容易變性和失活，對熱、強酸、強堿和有機溶劑均不夠穩定，而且價格昂貴，從而阻礙了它們作為一類重要生物材料的進一步研究和應用。因此如何提高活性生物分子的穩定性成為首要問題。

發明內容

本發明的目的是克服游離活性生物分子的存活溫度、pH值范圍窄，容易變性和失活，對熱、強酸、強堿和有機溶劑均不夠穩定的缺點，提高蛋白質分子的穩定性，提供一種利用插層結構對蛋白和蒙脫土進行復合的技術方案。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現：

一種牛血清白蛋白/蒙脫土納米復合材料，其中牛血清白蛋白插層在蒙脫土的層間結構之間。在制備過程中，利用溶液插層技術進行制備，即將蒙脫土和牛血清白蛋白放置在緩沖溶液中，利用蒙脫土和牛血清白蛋白所帶電荷之間的相互作用，實現牛血清白蛋白對蒙脫土層間結構的插入。

在實施本發明的技術方案時，首先需要考慮牛血清白蛋白的結構特征：牛血清白蛋白(Bovine?serum?albumin，BSA)是結構相對簡單的單肽鏈蛋白質模型，其等電點pI＝4.8，相對分子質量約為67000。在pH＜pI的酸性環境中，肽鏈上存在大量的質子化胺基-NH₃⁺，帶有大量的正電荷；在pH＞pI的堿性環境中，肽鏈上存在大量的-COO^-，帶有大量的負電荷。

根據蛋白的等電點配緩沖溶液：(1)pH＝4.0的甲酸緩沖溶液的配制：量取適量甲酸加入到一定去離子水中，用NaOH溶液調整pH值達到所需值，緩沖溶液體系為NaCl或CaCl₂，陽離子濃度為0-0.100mol/L。(2)pH＝7.0的緩沖溶液的配制：準確稱取3.628gKH₂PO₄和5.679g?Na₂HPO₄加入到1000ml去離子水中即可。

在制備過程中，根據需要采用不同的處理劑對蒙脫土(MMT)的層間環境進行改性，即對層間結構進行擴張的同時，使其獲得需要的電荷，以方便蛋白的層間插入。最后利用溶液插層技術，將蛋白質和蒙脫土同時放入緩沖溶液中。在緩沖溶液的pH作用下，利用蒙脫土和牛血清白蛋白所帶電荷之間的相互作用，從而使蛋白質插層到蒙脫土的層間結構之中。具體來說，可按照下述方法予以制備：

(1)稱取蒙脫土，加入去離子水，攪拌后靜置，使其溶脹，配制成懸浮液

(2)將處理劑加入到步驟(1)制備的懸浮液中，對MMT層間進行改性

(3)將步驟(2)改性后的MMT置于緩沖溶液中，放置使其進一步溶脹

(4)向將步驟(3)制備的蒙脫土懸浮液中，加入牛血清白蛋白，進行溶液插層，即得到BSA/MMT納米復合材料

需要說明的是，最后可將已實現插層的復合材料的懸浮液離心分離，收集沉淀，再用去離子水充分洗滌后，干燥至恒重，得到BSA/MMT納米復合材料。

由于蒙脫土多為鈉基蒙脫土(Na⁺-MMT)，可直接對其進行溶脹，然后將其與蛋白質同時放入緩沖溶液中，實現蛋白質插層到蒙脫土的層間結構之中。