一种基于溶菌酶纤维制备螺距可调的胆甾相液晶的方法-凯发k8娱乐

本发明涉及生物液晶领域，尤其涉及一种基于溶菌酶纤维制备螺距可调的胆甾相液晶的方法。

背景技术：

1、手性层次结构由纳米级构建块自组装而成，在自然界中无处不在，在生物医学工程、仿生学和能源科学等前沿领域发挥着重要作用。胆甾相液晶是一类手性结构，它可以通过浓缩棒状胶体颗粒的液-液分离进行自组装，随着体系浓度的增加，由各向同性转变为向列相。这种液-液相分离是由onsager首次阐明的，这是由于取向依赖的排斥体积(有利于取向有序)和取向熵(有利于取向无序)之间的平衡。根据这一解释和取向对静电斥力的直接影响，棒状粒子之间的静电相互作用将对各向同性/各向异性相的形成和胆甾相液晶的螺距产生关键影响。

2、与已被广泛报道的自组装棒状胶体系统相比，基于蛋白质纤维状聚集体的液晶的相变和螺距控制在很大程度上仍然未知。缺乏这方面的知识严重阻碍了蛋白纤维状聚集体产生的手性向列相的发展和应用，特别是在蛋白质相关的生物工程领域，包括生物矿化，生物粘附材料和仿生细胞质结构等领域。纤维状聚集体是一种各向异性胶体，在分子水平上通过致密的氢键将富含β-折叠的多肽的四级结构堆叠在一起进行自组装，在单个原纤维水平上具有高的持续长度和大的纵横比。其独特的多态性与可控的纤维结构相结合，为跟踪不同内部/外部参数下的相变行为和推进我们对手性向列相的理解提供了理想的平台。

3、溶菌酶在体内和体外都易发生纤颤，其突变可进一步导致系统性淀粉样变性。溶菌酶的等电点在11.3左右，这使得它成为研究环境参数(特别是ph)对液晶的相变、塔状形态和周期性螺旋节距影响的理想模型。最近，在封闭体系中，利用长度分布较窄的缩短β-乳球蛋白纤维状聚集体成功制备了胆甾相液晶，具有螺旋扭曲取向棒的胆甾相的出现可能与单个原纤维固有的手性直接相关。然而，由于蛋白质纤维状聚集体的复杂性，如持续长度、周期性波动、单个原纤维中组装细丝的数量、初级结构氨基酸序列的差异以及周围微环境的变化等，目前对基于溶菌酶纤维状聚集体的胆甾相液晶知之甚少。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明首次以溶菌酶纤维状聚集体为模型制备了胆甾相液晶，并通过改变ph和离子强度对其螺距进行调控。

2、本发明的第一个目的是提供一种基于溶菌酶纤维状聚集体制备具有螺距可调的胆甾相液晶的方法，并阐述了从向列相到胆甾相的转变行为。第二个目的是利用其对ph值和离子强度的变化高度敏感的特性，可以通过改变ph值和离子强度来调控螺距。本发明为生产具有目标特性的胆甾相液晶系统提供了依据和简单的策略。

3、本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种螺距可调的胆甾相液晶的制备方法，包括以下具体步骤：

4、s1、分散：将溶菌酶均匀分散在水中，调节ph，过滤，得蛋白质分散液；

5、s2、热处理：将步骤s1所得蛋白质分散液搅拌加热，得纤维状聚集体分散液；

6、s3、剪切纯化：将步骤s2获得的纤维状聚集体分散液剪切，透析，得短纤维分散液；

7、s4、浓缩：将步骤s3获得的短纤维分散液进行浓缩，得短纤维浓缩液；

8、s5、离心：将步骤s4获得的短纤维浓缩液离心，取上清液，得具有螺距可调的胆甾相液晶。

9、进一步的，步骤s1中溶菌酶在水中分散的浓度为1～2％(w/v)。

10、进一步的，步骤s1中ph调节为1.5～2.5。

11、进一步的，步骤s1中所述过滤为使用0.4～0.45μm孔径的滤膜进行过滤。

12、进一步的，步骤s2中所述搅拌加热为在85～95℃下，以200～400r/min的转速搅拌加热20～28h。

13、进一步的，步骤s3中所述剪切时间为60～180s。

14、进一步的，步骤s3中所述透析为使用90～100kda的透析袋在ph1.5～2.5的超纯水中透析3～5天。

15、进一步的，步骤s3中短纤维分散液中的短纤维长度为400-600nm。

16、进一步的，步骤s4中所述浓缩为使用3～3.6kda的透析袋在质量浓度为5～15％(w/v)的聚乙二醇溶液中浓缩24～36h。

17、进一步的，步骤s4中所述短纤维浓缩液的浓度为2.5～4％(w/v)。

18、进一步的，步骤s5中所述离心为在10000～15800g条件下离心10～30min。

19、本发明提供根据上述方法制备得到的具有螺距可调的胆甾相液晶。

20、本发明提供的具有螺距可调的胆甾相液晶在光学仪器制备、生物液晶领域中的应用。

21、本发明还提供一种针对上述胆甾相液晶的螺距调控方法，该方法中通过改变胆甾相液晶的ph和离子强度来调控胆甾相液晶的螺距。

22、进一步的，当胆甾相液晶的螺距需要调控至14.3～29.0μm，ph需要调节为2.0～2.8，离子强度需要调节为0～10mm。

23、有益效果：

24、1、本发明首次基于溶菌酶纤维状聚集体制备出胆甾相液晶，该方法简单便捷。

25、2、本发明制备的胆甾相液晶可通过改变ph值和离子强度来调控螺距，为生产具有目标特性的胆甾相液晶系统提供了依据和简单的策略。

技术特征：

1.一种螺距可调的胆甾相液晶的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤s1中，溶菌酶在水中分散的浓度为1～2％(w/v)；ph调节为1.5～2.5。

3.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤s2中所述搅拌加热为在85～95℃下，以200～400r/min的转速搅拌加热20～28h。

4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤s3中所述剪切时间为60～180s。

5.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤s3中短纤维分散液中的短纤维长度为400-600nm。

6.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤s4中，所述浓缩为使用3～3.6kda的透析袋在质量浓度为5～15％(w/v)的聚乙二醇溶液中浓缩24～36h；步骤s4中所述短纤维浓缩液的浓度为2.5～4％(w/v)。

7.权利要求1～6中任一项所述的方法制备得到的螺距可调的胆甾相液晶。

8.权利要求7中所述的螺距可调的胆甾相液晶在光学仪器制备、生物液晶领域中的应用。

9.权利要求7中所述的胆甾相液晶的螺距调控方法，其特征在于，通过改变胆甾相液晶的ph和离子强度来调控胆甾相液晶的螺距。

10.根据权利要求9中所述的方法，其特征在于，当胆甾相液晶的螺距需要调控至14.3～29.0μm，ph需要调节为2.0～2.8，离子强度需要调节为0～10mm。

技术总结
本发明公开了一种基于溶菌酶纤维制备螺距可调的胆甾相液晶的方法，属于生物液晶领域。制备方法包括：(1)将溶菌酶均匀分散在水中，调节ph，过滤，得蛋白质分散液；(2)将步骤s1所得蛋白质分散液搅拌加热，得纤维状聚集体分散液；(3)将步骤s2获得的纤维状聚集体分散液剪切，透析，得短纤维分散液；(4)将步骤s3获得的短纤维分散液进行浓缩，得短纤维浓缩液；(5)将步骤s4获得的短纤维浓缩液离心，取上清液，得具有螺距可调的胆甾相液晶。本发明首次基于溶菌酶纤维状聚集体制备出胆甾相液晶，并且通过改变ph值和离子强度实现了对胆甾相液晶的螺距调控，为生产具有目标特性的胆甾相液晶系统提供了依据和简单的策略。

技术研发人员：吴超,任超,那晓康,邹博文,程述震,徐献兵,杜明
受保护的技术使用者：大连工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17