本发明专利技术公开了一种基于铁蛋白的单功能化的磁性纳米颗粒，其包括单功能化铁蛋白外壳和磁性纳米颗粒内核，该单功能化铁蛋白外壳为具有四面体结构的不对称球蛋白，该不对称球蛋白主要由1个突变型Dps亚基与11个野生型Dps亚基组成，该Dps为饥饿诱导的DNA结合蛋白。本发明专利技术以生物大分子-蛋白质作为模板材料构建了基于铁蛋白的单功能化磁性纳米颗粒，其容易改造、便于操纵、方便大量获取，且其仅有一个功能基团，对后续可控组装有着重大的意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体涉及一种基于铁蛋白的单功能化磁性纳米颗粒，属于纳米生物
技术介绍
磁性纳米颗粒是纳米材料中的重要组成部分，因其特殊的尺寸分布，磁性纳米颗粒具备表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道等效应，故而应用广泛，涉及机械、电子、光学、磁学、化学和生物学等各个领域。而磁性纳米粒子应用于核磁共振成像、磁分离、药物传递的载体以及肿瘤热疗等方面的一个必要条件是具有良好的超顺磁性。未经表面修饰的虽具有良好的超顺磁性，但由于粒径小，比表面积大以及范德华力的影响，粒子本身很容易聚集，稳定性差，在体内易被肝脾等网状内皮系统丰富的器官所吞噬，半衰期短，使其应用受到了限制。故而发展磁性纳米颗粒在医学方面应用的关键之一转变成对纳米颗粒进行修饰包覆。近年来发展了针对磁性纳米颗粒的修饰和包覆提供了一系列新颖而有效的策略。这些方法可以将磁性纳米颗粒外部修饰两亲性聚合物分子，或是包裹生物高分子，从而增强了生物相容性，对细胞无毒，而且在血管中循环时间大大延长。蛋白质、DNA等生物大分子是天然的纳米材料，它们结构多样，可以自我复制，高度均一，易于人为操纵和大量制备。DNA在纳米技术发展中已表现出了独特优势；与DNA相比，蛋白质携带的结构信息更加丰富，因而有望为纳米技术提供更灵活的操作平台。其中，蛋白笼形结构，例如病毒衣壳、铁蛋白、热击蛋白已经被广泛用于纳米颗粒的包覆或者作为反应容器合成磁性纳米颗粒。但是因为磁性纳米颗粒本身形貌和表面性质具有球对称性，一般的方法只能形成均匀的修饰层，不能形成各向异性的磁性纳米结构。最近几年，陆续报道了一系列有效的对磁性纳米颗粒不对称修饰、包覆的方法，可以将本身各向同性的磁性纳米颗粒修饰成各向异性，使得此瓶颈得以突破。但是，得到一种不对称磁性纳米颗粒，并在分子水平上可控操纵他们的自组装，以及准确分析他们的组装产物，仍然是具有挑战性的工作。
技术实现思路
鉴于现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于铁蛋白的单功能化磁性纳米颗粒，其可在分子水平上实现磁性纳米颗粒的单功能化，使得磁性纳米颗粒可以作为构筑单元，为后续可控组装提供更好的策略和发展空间，进而能够进行更复杂、可控和定向的组装。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案: 一种基于铁蛋白的单功能化磁性纳米颗粒，包括单功能化铁蛋白外壳和磁性纳米颗粒内核，所述单功能化铁蛋白外壳为具有四面体结构的不对称球蛋白，所述不对称球蛋白主要由I个突变型Dps亚基与11个野生型Dps亚基(简称WtDps)组成,所述Dps为饥饿诱导的DNA结合蛋白。进一步的，所述突变型Dps是在野生型Dps的N端插入His-tag和一段具有SEQID N0.1所示序列的可被特异性生物素化15肽而获得，并可简称为HBDps。进一步的，所述饥饿诱导的DNA结合蛋白的功能基团是突变型Dps亚基所含的可被特异性生物素化15肽，分离基团是His-tag。进一步的,所述单功能化铁蛋白外壳的外径为8-10nm,内径为4.5_5nm。进一步的,所述单功能化铁蛋白外壳的平均厚度为2nm。进一步的,所述磁性纳米颗粒内核包括直径为2_3nm的氧化铁纳米颗粒。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括:通过采用生物大分子-蛋白质作为模板材料，构建了基于铁蛋白的单功能化磁性纳米颗粒，其容易改造、便于操纵、方便大量获取，且该基于铁蛋白的单功能化磁性纳米颗粒仅有一个功能基团，对后续可控组装有着重大的意义。【附图说明】图1是本专利技术一典型实施例中的SDS-PAGE胶图； 图2是本专利技术一典型实施例中利用饥饿诱导的DNA结合蛋白组装制得的一种不对称蛋白纳米颗粒的透射电子显微镜图； 图3是图2所示单功能的饥饿诱导的DNA结合蛋白吸附AuNPs的透射电子显微镜图 图4是本专利技术一典型实施例中阳性对照(突变型饥饿诱导的DNA结合蛋白)吸附AuNPs的透射电子显微镜图； 图5是本专利技术一典型实施例中阴性对照(野生型饥饿诱导的DNA结合蛋白)吸附AuNPs的透射电子显微镜图。图6是本专利技术一典型实施例中在不对称蛋白纳米颗粒中矿化氧化铁磁性纳米颗粒的透射电子显微镜图(用磷钨酸负染过); 图7是本专利技术一典型实施例中在不对称蛋白纳米颗粒中矿化氧化铁磁性纳米颗粒的透射电子显微镜图(未用磷钨酸负染过)； 图8是本专利技术一典型实施例中的琼脂胶电泳图； 图9是本专利技术一典型实施例中的核磁共振加权成像图。【具体实施方式】本专利技术的主旨在于提供一种基于铁蛋白的单功能化磁性纳米颗粒，其主要原理是:利用生物大分子-饥饿诱导的DNA结合蛋白为操作平台，通过对饥饿诱导的DNA结合蛋白表面的基因改造，将功能基团/分离基团在结构上巧妙地耦合，然后将改造过的铁蛋白与野生型的铁蛋白按特定比例充分混合后解聚再组装，用控制两种蛋白比例的方法实现饥饿诱导的DNA结合蛋白的可控组装，获得一种不对称功能化的纳米颗粒。又根据不对称颗粒上带有的分离基团，进一步实现目标产物的分离和纯化。最后分离得到不对称功能化的纳米颗粒中矿化磁性纳米颗粒，并优选采用AuNPs (金纳米粒子)对其功能基团进行表征，确认所获产物为单功能化的磁性纳米颗粒。具体的，该制备方法包括如下步骤: 1)将饥饿诱导的DNA结合蛋白进行基因改造，构建带有功能基团和分离基团的蛋白突变体的载体； 2)将构建好的载体转化到生物体内进行表达，纯化并鉴定得到饥饿诱导的DNA结合蛋白突变体； 3)将此突变体与野生型的铁蛋白充分混合，然后在调节pH的条件下进行蛋白解聚和混合组装； 4)根据分离基团的特征纯化组装产物； 5)将得到的不对称功能化的纳米颗粒进行矿化处理，在颗粒中心合成氧化铁磁性纳米颗粒。既获得目的产物单键化的磁性纳米颗粒。为使本专利技术的基于铁蛋白的单功能化磁性纳米颗粒更易于理解其实质性特点及其所具的实用性，下面便结合一典型实施例以及图1-图9对本专利技术结构以及【具体实施方式】作进一步的详细说明，但以下关于实施例的描述及说明对本专利技术保护范围不构成任何限制。步骤一、构建、表达、纯化突变型饥饿诱导的DNA结合蛋白。具体步骤如下: 在饥饿诱导的DNA结合蛋白的Loop的N端插入His-tag和可被特异性生物素化15肽GLNDIFEAQKIEffHE (SEQ ID N0.1 所示)，构建成载体 PET32a-His_Dps (His-Dps);经测序确定目的基因序列的正确性。将PET32a-His_Dps用氯化钙法转入E.coli Rosetta (DE3)感受态细胞，涂平板(平板中加有氨苄青霉素和氯霉素)至少12 h后从平板上挑取单克隆接入5 mL LB试管培养基中，加入氨苄青霉素(终浓度100 yg/mL)和氯霉素(终浓度68 μ g/mL)，于37°C恒温，180 r/min培养过夜。按照1% (v/v)接种量转接于5 mL LB试管培养基中(平行3管)，加入相应的抗生素，于37°C恒温、180 r/min振荡培养2.5 h左右(0D600在0.4^0.6之间)，其中I管作为空白对照(不加诱导剂IPTG)，另外两管均加入诱导剂终浓度为I mM的IPTG，分别在25°C和37°C继续诱导培养10 h和2 h后，离心收集菌体，用SDS-PAGE检测His-Dps的表本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于铁蛋白的单功能化磁性纳米颗粒，其特征在于包括单功能化铁蛋白外壳和磁性纳米颗粒内核，所述单功能化铁蛋白外壳为具有四面体结构的不对称球蛋白，所述不对称球蛋白主要由1个突变型Dps亚基与11个野生型Dps 亚基组成，所述Dps为饥饿诱导的 DNA 结合蛋白。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王强斌，马灵芝，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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