【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種海水提鈾用蛋白纖維材料制備方法，尤其是涉及一種具有較高鈾選擇性和親和力并兼具抗生物污損和鈾吸附性能的蛋白纖維新材料的制備方法。
技術(shù)介紹
1、核能作為一種綠色能源，滿足環(huán)境保護和良好生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展需要，已被列為我國未來能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要方向，鈾作為核能工業(yè)的重要原料在可替代能源的開發(fā)過程中發(fā)揮著不可替代的作用。與陸地鈾礦相比，海洋中含有豐富的鈾資源，是陸地鈾礦的近千倍。另外，相對于陸地鈾礦的開采，海水中鈾的提取過程更為環(huán)境友好化，因此，海水提鈾被認為是回報率較高且發(fā)展前景較好的核燃料資源研發(fā)項目，對我國清潔能源的持續(xù)供給和生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意義。盡管海水中的鈾含量巨大，但由于海洋環(huán)境復(fù)雜、鈾濃度低(3.3?ppb)、復(fù)雜的共存干擾離子和海洋生物污染等問題使得海水提鈾挑戰(zhàn)巨大。
2、為了海水提鈾的實際應(yīng)用，探索和開發(fā)具有吸附特異性和選擇性、快速吸附速率、高吸附容量和優(yōu)異的抗生物污損活性的功能性鈾吸附材料對于加快海水提鈾進程至關(guān)重要。
3、申請?zhí)枮?01910580843?.6的專利技術(shù)專利申請公開了一種用于海水提鈾的重組蛛絲蛋白纖維材料的制備方法，將蜘蛛絲蛋白基因片段、海水提鈾功能蛋白基因片段和柔性連接基因重組獲得海水提鈾重組蛛絲蛋白編碼基因；后轉(zhuǎn)入大腸桿菌，經(jīng)蛋白表達、純化獲得海水提鈾重組蛛絲蛋白液；濃縮后推進紡絲緩沖液，自組裝獲得海水提鈾重組蛛絲蛋白纖維。該方工藝簡單，條件溫和，易于純化。通過本方法制備的海水提鈾重組蛛絲蛋白纖維材料力學(xué)性能優(yōu)異，鈾吸附能力強且選擇性高，可
4、因此，為促進海水提鈾應(yīng)用，應(yīng)對日益嚴重的海洋污染，開發(fā)具有高選擇性、高結(jié)合親和力、高抗生物污損活性且綠色環(huán)保的提鈾新材料迫在眉睫。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種海水提鈾用抗生物污損型蛋白纖維材料制備方法。應(yīng)用于海水提鈾，解決了現(xiàn)有提鈾材料存在的吸附選擇性低、受微生物干擾嚴重等問題。
2、本專利技術(shù)提供了一種海水提鈾用抗生物污損型蛋白纖維的制備方法，將雙超鈾酰結(jié)合蛋白基因與多肽基因通過柔性連接劑融合在一起，后經(jīng)蛋白表達、純化、濃縮、仿生紡絲和自組裝獲得富含水的凝膠狀產(chǎn)物，后經(jīng)冷凍干燥獲得蛋白纖維材料。具體如下：
3、一種海水提鈾用抗生物污損型蛋白纖維材料的制備方法，采用柔性連接劑將具有超高鈾吸附選擇性和結(jié)合親和力的雙超鈾酰結(jié)合蛋白基因，即dsup基因與兼具抗生物污損和鈾吸附性能的多肽基因omiganan?peptide，即op基因融合以避免這兩個功能蛋白結(jié)構(gòu)域的空間位阻。
4、首先，基于大腸桿菌密碼子使用偏好性對融合基因的密碼子進行優(yōu)化；
5、然后，對優(yōu)化后的基因進行化學(xué)合成，將該基因片段插入到表達載體pet-22b(+)的ndei/xhoi位點并隨后轉(zhuǎn)入大腸桿菌bl-21菌株，以構(gòu)建用于表達融合蛋白的基因工程。
6、最后，經(jīng)蛋白表達、純化、濃縮、仿生紡絲和自組裝獲得蛋白纖維材料；
7、所述dsup和op單體序列分別為：
8、ldcreriekdledlekelmemksiklsddeeavveralnyrddsvyylekgdhitsfgcityaeglldslrmlhriieggggggsggggsggggsldcreriekdledlekelmemksiklsddeeavveralnyrddsvyylekgdhitsfgcityaeglldslrmlhriieg
9、ilrwpwwpwrrk-nh2。
10、所述的蛋白纖維材料制備方法，融合蛋白dsup-op的表達：
11、首先，用含10?mg/l氨芐青霉素的lb培養(yǎng)基孵育構(gòu)建的工程菌37℃，180?rpm培養(yǎng)過夜；
12、然后，將細菌培養(yǎng)物以0.5/100-1/100的體積比例接種到新鮮的lb肉湯中，繼續(xù)培養(yǎng)3~4?h，直至600?nm處的吸光度達到0.8；
13、之后，將異丙基-β-d-硫代半乳糖苷（iptg）添加到培養(yǎng)物中以誘導(dǎo)融合蛋白的表達2~3?h；接著將培養(yǎng)液離心獲得細菌細胞；然后分別用含1%?triton-100的pbs和pbs洗滌細菌細胞數(shù)次；蛋白表達過程中所用誘導(dǎo)劑iptg的終濃度為0.4?mm。
14、最后，將細胞顆粒重新懸浮在裂解緩沖液中使細菌細胞裂解2~3?h，離心收集含有變性融合蛋白的上清液。
15、所述的蛋白纖維材料制備方法：細菌細胞裂解過程中所用裂解液為ph?8.0的尿素溶液：所用裂解液為8m尿素，100mm?nah2po4，100mm?tris，10%甘油，ph?8.0。
16、所述的蛋白纖維材料制備方法，用ni-nta柱對融合蛋白dsup-op進行原位復(fù)性純化：
17、首先，將上清液通過0.22?μm過濾器過濾后負載到ni-nta柱上；
18、然后，用洗滌緩沖液洗滌鎳柱；接著用含不同濃度尿素的復(fù)性緩沖液洗滌鎳柱以對結(jié)合在樹脂上的蛋白進行復(fù)性；
19、最后，用洗脫緩沖液對復(fù)性的融合蛋白進行洗脫。
20、所述的蛋白纖維材料制備方法，蛋白純化過程中所用洗滌緩沖液為ph?6.3的尿素溶液；蛋白純化所用洗滌緩沖液為：8m尿素，100?mm?nah2po4，100?mm?tris，10%甘油，ph6.3。
21、所述的蛋白纖維材料制備方法，蛋白純化過程中復(fù)性所用緩沖液為不同濃度的尿素溶液，100?mm?nah2po4，100?mm?tris，10%甘油，ph?8.0；尿素濃度分別為6m，4m，2m，1m，0.5m，0m。蛋白純化過程所用洗脫緩沖液為ph?7.5的咪唑溶液：50?mm?tris?base，300?mmnacl，400?mm咪唑，10%甘油，ph?7.5。
22、蛋白濃縮采用超濾管濃縮法，超濾管的截留分子量為10~15?kda，離心速率為4000~5000?rpm。
23、融合蛋白dsup-op的仿生紡絲：對海水提鈾用抗生物污損型蛋白纖維進行自組裝紡絲，將經(jīng)過高度濃縮獲得的透明且粘稠的蛋白泵入紡絲緩沖液中以獲得海水提鈾用抗生物污損型蛋白纖維；仿生紡絲所用紡絲緩沖液為：100?mm磷酸鈉，?ph>5.5；100?mm乙酸鈉，ph?4.0~5.5；200?mm檸檬酸，ph<4.0。
24、專利技術(shù)有本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種海水提鈾用抗生物污損型蛋白纖維材料制備方法，其特征在于：采用柔性連接劑將具有超高鈾吸附選擇性和結(jié)合親和力的雙超鈾酰結(jié)合蛋白基因與兼具抗生物污損和鈾吸附性能的多肽基因融合，制備所述海水提鈾用抗生物污損型蛋白纖維材料；其過程包括：
2.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的蛋白纖維材料制備方法，其特征在于：所述雙超鈾酰結(jié)合蛋白即DSUP和多肽即omiganan?peptide，OP的單體序列分別為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蛋白纖維材料制備方法，其特征在于：所述柔性連接劑序列為NH2-GGGGGGGGGSGGGGS-COOH。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的蛋白纖維材料制備方法，其特征在于：步驟S3中，融合蛋白DSUP-OP的表達過程如下：
5.?根據(jù)權(quán)利要求4所述的蛋白纖維材料制備方法，其特征在于：所述誘導(dǎo)劑為異丙基-β-D-硫代半乳糖苷，蛋白表達過程中所用誘導(dǎo)劑的終濃度為0.4?mM；細菌細胞裂解過程中所用裂解液為pH?8.0的尿素溶液：8M尿素，100mM?NaH2PO4，100mM?Tris，10%甘油，pH?8.0。
6
7.?根據(jù)權(quán)利要求6所述的蛋白纖維材料制備方法，其特征在于：蛋白純化過程中所用洗滌緩沖液為pH?6.3的尿素溶液：8M尿素，100?mM?NaH2PO4，100?mM?Tris，10%甘油，pH?6.3；
8.?根據(jù)權(quán)利要求6所述的蛋白纖維材料制備方法，其特征在于：蛋白純化過程所用洗脫緩沖液為pH?7.5的咪唑溶液：50?mM?Tris?base，300?mM?NaCl，400?mM咪唑，10%甘油，pH7.5。
9.?根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5、7或8所述的蛋白纖維材料制備方法，其特征在于：步驟S3中，采用超濾管濃縮法對純化后的融合蛋白進行濃縮，超濾管的截留分子量為10~15?KDa，離心速率為4000~5000?rpm；然后，對濃縮后的融合蛋白DSUP-OP進行仿生紡絲處理：將經(jīng)過高度濃縮獲得的透明且粘稠的蛋白泵入紡絲緩沖液中獲得海水提鈾用抗生物污損型蛋白纖維；仿生紡絲所用紡絲緩沖液為：100?mM磷酸鈉，?PH>5.5；100?mM乙酸鈉，pH?4.0~5.5；200?mM檸檬酸，pH<4.0。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述蛋白纖維材料制備方法所制備的蛋白纖維材料在海水提鈾過程或工程中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種海水提鈾用抗生物污損型蛋白纖維材料制備方法，其特征在于：采用柔性連接劑將具有超高鈾吸附選擇性和結(jié)合親和力的雙超鈾酰結(jié)合蛋白基因與兼具抗生物污損和鈾吸附性能的多肽基因融合，制備所述海水提鈾用抗生物污損型蛋白纖維材料；其過程包括：
2.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的蛋白纖維材料制備方法，其特征在于：所述雙超鈾酰結(jié)合蛋白即dsup和多肽即omiganan?peptide，op的單體序列分別為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蛋白纖維材料制備方法，其特征在于：所述柔性連接劑序列為nh2-gggggggggsggggs-cooh。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的蛋白纖維材料制備方法，其特征在于：步驟s3中，融合蛋白dsup-op的表達過程如下：
5.?根據(jù)權(quán)利要求4所述的蛋白纖維材料制備方法，其特征在于：所述誘導(dǎo)劑為異丙基-β-d-硫代半乳糖苷，蛋白表達過程中所用誘導(dǎo)劑的終濃度為0.4?mm；細菌細胞裂解過程中所用裂解液為ph?8.0的尿素溶液：8m尿素，100mm?nah2po4，100mm?tris，10%甘油，ph?8.0。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或5所述的蛋白纖維材料制備方法，其特征在于：步驟s3中，用ni-nta柱對融合蛋白d...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于秋寒，崔歐陽，周金龍，孫顥瑄，焦佳旋，王媛淄，魏林平，
申請(專利權(quán))人：平頂山學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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