[發明專利]一種基于硅基多肽的生物納米磁珠制備及其應用

有效

• 申請號: 201810060816.1
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108165545B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 張金菊;王紅光
• 申請（專利權）人: 北京國科融智生物技術有限公司
• 主分類號: C12N15/10
• 分類號: C12N15/10;H01F1/00
• 代理公司: 北京愛普納杰專利代理事務所(特殊普通合伙) 11419
• 代理人: 王玉松

本發明公開了一種基于硅基多肽的生物納米磁珠的制備方法，包括以下步驟：S10，構建細菌磁顆粒膜蛋白基因mamC或mamF的缺失突變體菌株，即一級重組菌株；S20，構建硅基多肽和細菌磁顆粒膜蛋白MamC或者MamF的基因融合表達載體；得到的表達載體導入到一級重組菌株中，篩選表達硅基多肽的二級重組菌株；S30，通過對二級重組菌株的培養發酵，生產表達展示硅基多肽的生物納米磁珠；S40，以展示硅基多肽的生物納米磁珠作為種子原料，在生物納米磁珠表面進行硅基化修飾和氧化硅沉淀，得到具有氧化硅外殼和表面多肽的新型生物納米磁珠；所述硅基多肽為silaffins多肽。

技術領域

本發明屬于納米材料和生物技術領域，具體是涉及一種基于硅基多肽的生物納米磁珠制備及其應用。

背景技術

生物納米磁珠是微生物細菌生產的一種磁性納米材料，也稱為細菌磁顆粒，內核是Fe₃O₄晶體，外面覆蓋有一層磷脂生物膜包被，粒徑在30～120nm之間。同一種微生物細菌生產的生物納米磁珠，它們的粒徑大小和晶體晶型非常均一，磁學性質相同，有天然生物膜包被，同時還具有很好的水溶性質和膠體性質。此外，細菌磁顆粒是微生物制備來源，因此具有較好的生物相容性。生物納米磁珠表面膜上帶有大量的功能基團，可通過化學修飾和雙功能偶聯劑連接不同的功能大分子，如抗體、蛋白、有機大分子等，從而具有不同的特殊功能。細菌磁顆粒最獨特的地方在于它可以通過基因工程的方法在表面膜上表達特殊的蛋白質及多肽分子，直接獲得具有特殊生物活性的功能性生物納米磁珠。

生物礦化是生物體在特定部位和一定理化條件下，依靠生物系統反應控制或影響，將周圍無機礦物離子轉變成固相礦物的過程，這個過程是動態和受控的，生物納米磁珠就是一個非常明顯的例子。有關納米二氧化硅的研究是當前納米材料研究的熱點之一，采用純化學合成法制備納米SiO₂硅基材料是要嚴格控制反應條件，需要一定溫度、壓力和pH等條件；而在自然界中，藻類、喜硅植物等在常溫常壓下就能合成精致的硅納米結構，其中機理就是仿生硅化的研究重點。例如，在硅藻細胞壁中有一種小分子硅親和蛋白(Silaffins)與硅沉積密切相關，體外實驗證明Silaffin的多肽片段在磷酸鹽存在下能夠在常溫常壓下調控合成球狀的納米SiO₂。磁珠的硅基化修飾和氧化硅層的沉積是對磁珠的一種非常重要的修飾和處理，是磁珠應用價值的延伸。傳統的氧化硅包被和硅基化修飾大都是通過化學共沉淀的方法，對于氧化硅納米材料最終形態控制較為困難。

發明內容

針對上述問題，本發明利用基于生物分子為模版的仿生合成應用在納米材料設計制造中，用多肽分子介導的仿生合成氧化硅納米材料。通過在體外的仿生硅礦化作用，在生物納米磁珠表面進行硅基化修飾和氧化硅殼沉積，得到具有良好硅化性質的生物納米磁珠。

本發明第一方面在于提供一種基于硅基多肽的生物納米磁珠的制備方法，包括以下步驟：

S10，構建細菌磁顆粒膜蛋白基因mamC或mamF的缺失突變體菌株，即一級重組菌株；

S20，構建硅基多肽和細菌磁顆粒膜蛋白MamC或者MamF的基因融合表達載體；得到的表達載體導入到一級重組菌株中，篩選表達硅基多肽的二級重組菌株；

S30，通過對二級重組菌株的培養發酵，生產表達展示硅基多肽的生物納米磁珠；

S40，以展示硅基多肽的生物納米磁珠作為種子原料，在生物納米磁珠表面進行硅基化修飾和氧化硅沉淀，得到硅沉積或硅基化修飾的生物納米磁珠；

所述硅基多肽為silaffins多肽；

優選的，所述silaffins多肽為YR-SiP1、YR-SiP2、YR-SiP3中的一種或多種。

YR-SiP1的序列為：GAGAGSGAGA GSKKKKRHKK KKRHKKKKRH KKKKK；