[發明專利]一種新型連續制備可控生物分子晶體的方法

在審

• 申請號: 201810338092.2
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108465264A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 姜佳邑;蘭娜娜;徐丹;王林;姜曉濱;賀高紅;李祥村;肖武;吳雪梅
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D9/02
• 分類號: B01D9/02;C08F290/06;C08F220/54
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明公開了一種新型連續制備可控生物分子晶體的方法，屬于膜科學與技術領域。將改性膜組裝至平板膜組件中，搭建動態膜結晶裝置，通過改變膜材料、洗脫液濃度、溫度、pH值篩選最優的結晶方式，通過控制成核可獲得可調控形狀的生物分子晶體。新型連續制備可控生物分子晶體的方法不僅解決了生物分子難以結晶的問題，另外新型結晶方法對晶體形狀可控，可制得高質量晶體。并且該結晶方法簡單，成本低廉，為今后生物大分子結晶提供了一種新的思路。

技術領域

本發明屬于膜科學與技術領域，涉及一種新型連續制備可控生物分子晶體的方法。

背景技術

生物分子結晶在藥物設計、食品安全、晶體生產、生化研究等方面發揮著重要作用。通過X射線衍射技術確定生物晶體的三維結構，進一步確定蛋白質 /DNA的結構，從而了解其具體功能和作用機制，探明致病機理，進一步設計病理學中有特殊靶點的新型藥物。但是生物分子在生物體內不是處于晶態，并且由于自身特點難以形成完美的單晶，能否獲得高質量適合于X射線衍射的晶體至關重要。

生物大分子結晶的結晶方式有很多種，例如，(1)分批結晶，在蛋白質溶液中加入適合的結晶劑，從而迅速達到過飽和狀態，在溶液中逐漸長出晶體。(2) 液液擴散結晶，兩種溶液在界面處發生自由擴散導致蛋白質溶液達到過飽和隨后發生結晶。(3)籽晶技術，直接在介穩區加入籽晶或者晶核，可促進晶體成長為比較大的單晶。(4)膜結晶，由于膜表面多孔分布，可以促進非均相成核，加快誘導成核等等。一些新技術的應用可以幫助研究者尋找生物分子結晶規律摸索結晶條件，并最終獲得高質量單晶。

膜結晶技術是化工分離以及膜科學領域中的一種新型技術，它的基本原理是通過膜蒸餾來去除溶液中的溶劑到達過飽和狀態，從而完成濃縮結晶的目的。通過動態膜結晶裝置，改變不同的實驗條件，可連續獲得不同形狀的生物分子晶體。

發明內容

本發明提出一種新型連續制備可控生物分子晶體的方法。本方法在改性膜的基礎上，組裝膜組件，搭建動態膜結晶裝置。通過改變不同的實驗條件，獲得不同形狀的生物分子晶體。

本發明的技術方案：

一種新型連續制備可控生物分子晶體的方法，步驟如下：

(1)將聚乙二醇雙丙烯酸酯和N-異丙基丙烯酰胺按照摩爾比1～5:1混合，并加入占復合膜涂膜預聚物0.1～2wt％的光引發劑Irgacure2959，攪拌至溶解完全，得到復合膜涂膜預聚物；選取PP(聚丙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)等機械性能好的疏水微孔膜為基膜，將復合膜涂膜預聚物用刮膜刀均勻鋪展于玻璃板和基膜之間，使其達到隔氧狀態，控制厚度小于5μm；將玻璃板、復合膜涂膜預聚物、基膜三者形成的整體置于紫外燈下進行紫外光照射交聯15～30min，反應完全即得水凝膠復合膜；將水凝膠復合膜從玻璃板上揭下，在去離子水中洗滌除去光引發劑；然后置于40～60℃烘箱中干燥，直至水凝膠復合膜質量不再變化；

(2)將步驟(1)所制膜裁剪成10×10cm²方形膜，裝配膜組件；配制 300～400mg/ml氯化鎂或氯化鈉溶液作為洗脫液，以pH為3～5的20～30mg/ml 生物分子(溶菌酶/尿酸)緩沖溶液作為結晶液；膜置于膜組件中間，用于分離結晶液與洗脫液；由于水凝膠復合膜濕水后溶脹，為維持其性能，使用螺栓及橡膠夾片對膜及膜組件進行加固。

(3)使用硅膠管將膜組件分別與結晶液、洗脫液連接，使用蠕動泵對兩種液體進行連續性輸送，蠕動泵轉速為80～100rpm；反應時間控制在7天，在控溫為10～14℃的恒溫恒濕箱中進行。交聯后的水凝膠復合膜表面具備3D網格結構，為結晶提供支撐。隨著蠕動泵的連續性輸送，由于滲透原理，水分子通過水凝膠復合膜滲透進入洗脫液；膜結晶液一側濃度不斷上升導致生物分子開始出晶。

結晶結束后通過電鏡觀察晶體結構形狀，通過控制結晶溫度、洗脫液濃度、緩沖液pH可以對結晶分子的結構與形貌進行控制進行批量結晶。

本發明的有益效果：