一种基于蛋白质和多糖构筑生物体保护层的制备方法技术

一种基于蛋白质和多糖构筑生物体保护层的制备方法。本发明专利技术属于生物技术领域，具体涉及一种基于蛋白质和多糖构筑生物体保护层的制备方法。本发明专利技术的目的是提供一种在外界营养物质匮乏的条件下可以自营养供给生物体使之可以进行生长与繁殖，同时无需外界苛刻的降解条件，便可以自降解使生物体进行生长与繁殖。方法：一、制备氨基化BSA；二、制备羧基化葡聚糖；三、包覆。本发明专利技术在微生物体表面构筑一层双组分结构的保护层，其中蛋白质和葡聚糖提升了保护层生物相容性和营养供给维持生物体活性以及该整体保护层的可降解性，同时也提高了生物体在外界不利条件下的防御保护作用。

Method for preparing biological protective layer based on protein and polysaccharide

Method for preparing biological protective layer based on protein and polysaccharide. The invention belongs to the technical field of biology, in particular to a method for preparing an organism protective layer based on protein and polysaccharide. The purpose of this invention is to provide a kind of external nutrient deprivation conditions since the nutrient supply of organism growth and reproduction, and no degradation conditions outside demanding needs, they can make self degradation organisms for growth and reproduction. Methods: first, the preparation of aminated BSA; two, the preparation of carboxylated dextran; three, coated. The invention is a double layer structure component protection layer on the surface of microorganisms, including protein and dextran to enhance the protective layer of biocompatibility and nutrition and the whole organism activity of protective layer degradation, but also improve the organism under adverse conditions outside the defense protective effect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物
，具体涉及一种基于蛋白质和多糖构筑生物体保护层的制备方法。
技术介绍
细胞是原核生物和真核生物的结构和功能的基本单位。除病毒外，一切生物均由细胞构成，根据细胞内核结构分化程度的不同，细胞可以分为原核细胞和真核细胞两大类型。由是否有成形的细胞核来区分。细胞壁是细胞的外层，在细胞膜的外面，细胞壁之厚薄常因组织、功能不同而异。植物、真菌、藻类和原核生物都具有细胞壁，而动物细胞不具有细胞壁。细胞壁本身结构疏松，外界可通过细胞壁进入细胞中，细胞壁具有全透性。在自然界中，大多数单细胞并没有一个结构性的外壳来对其提供额外的保护作用,所以我们可以利用天然材料和合成的仿生材料包覆在细胞表面，改造细胞外面这层膜的特性，比如机械性能和光热性能，甚至更复杂多样的性质。对于该方面的研究，研究者们主要采取自下而上的策略对细胞行为、功能及细胞内部胞器官的模拟构筑。包括美国哈佛大学诺贝尔奖得主Szostak教授等人利用生物膜相关的磷脂或者脂肪酸构建人工细胞外膜[Szostak,J.W.；Bartel,D.P.；Luisi,P.L.Synthesizinglife.Nature2001,409,387-390.]。英国布里斯托大学英国皇家科学院院士Mann教授利用pH敏感聚合物和无机胶体粒子对人工细胞外膜透性的调节以及瑞士Meier教授将重组膜蛋白引入到构建的细胞外膜中实现了膜对离子的调节能力[Mann,S.SystemsofCreation:TheEmergenceofLifefromNonlivingMatter.Acc.Chem.Res.2012,45,2131-2141.；Meier,W.Polymernanocapsules.Chem.Soc.Rev.2000,29,295-303.]。国内的课题组中，浙江大学的唐睿康等报道了利用生物矿化的方法实现了细胞表面的修饰和抵御紫外线保护能力[WangB,LiuP,JiangWG,PanHH,XuXR,TangRK.Angew.Chem.Int.Ed.,2008,47:3560-3564]。在该领域研究中，哈尔滨工业大学黄鑫课题组也报道并发展了利用聚合物蛋白质为基元构筑微尺度中空胶囊膜的技术及构建方法[Huang,X.；Li,M.；Green,D.C.；Williams,D.S.；Patil,A.J.；Mann,S.Interfacialassemblyofprotein-polymernano-conjugatesintostimulus-responsivebiomimeticprotocells.Nat.Commun.2013,4,3239.]，该方法首次报道即得到相关领域专家的认可和高度评价。特别之处在于该模型展现出了高装载能力、可温度调控的膜的通透性、酶的催化活性及空腔内绿色荧光蛋白质的合成等性能。与其它膜构筑基元相比，利用蛋白质聚合物耦合体构建为基元，正如细胞膜磷脂双分子层中镶嵌的各种类型的膜蛋白，种类繁多功能各异的天然蛋白质将灵活赋予构筑膜不同的功能和好的生物相容性。然而，目前所报道的方法一般是利用生物矿化等无机材料或两亲性聚合物材料所构筑的生物体保护层，虽然两种保护层对于生物体在不利的外界条件下能起到一定的保护防御作用，但同时两种保护层保护层将生物体与外界的营养物质完全隔离开，完全地抑制了生物体的生长与繁殖。只有向其中加入一定浓度的稀盐酸等物质将外层保护膜降解后，生物体才可以继续生长与繁殖，而考虑到稀盐酸对生物体活性的影响，较为苛刻的降解条件无疑限制了该方法的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在外界营养物质匮乏的条件下可以自营养供给生物体使之可以进行生长与繁殖，同时无需外界苛刻的降解条件，便可以自降解使生物体进行生长与繁殖，而提供了一种基于蛋白质和多糖构筑生物体保护层的制备方法。一种基于蛋白质和多糖构筑生物体保护层的制备方法具体是按以下步骤进行的：一、制备氨基化BSA：将己二胺溶于水中配置成己二胺溶液，采用稀盐酸将己二胺溶液的pH调节为6.0～8.5，将调节pH后的己二胺溶液以0.5～3mL/min的速率滴加到牛血清白蛋白中，得到反应液，再向反应液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，在室温下反应5h～12h后，透析、冷冻干燥，得到氨基化BSA；所述己二胺的质量与水的体积比为1g:(10～250)mL；所述己二胺与牛血清白蛋白的质量比为1:(0.025～1.5)；所述己二胺与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的质量比为1:(0.01～0.075)；二、制备羧基化葡聚糖：采用二甲基亚砜Ⅰ溶解葡聚糖，得到葡聚糖溶液；采用二甲基亚砜Ⅱ溶解酸酐，得到酸酐溶液；然后以0.1～2mL/min的速率向葡聚糖溶液中滴加酸酐溶液，再向葡聚糖溶液中加入4-二甲氨基吡啶，在温度为50℃～90℃的条件下反应4h～18h，透析、冷冻干燥，得到羧基化葡聚糖；所述葡聚糖的质量与二甲基亚砜Ⅰ的体积比为1g:(10～250)mL；所述酸酐的质量与二甲基亚砜Ⅱ的体积比为1g:(10～250)mL；所述葡聚糖与4-二甲氨基吡啶的质量比为1:(2.5～100)；三、包覆：将生物体配制成生物体水溶液，将氨基化BSA和羧基化葡聚糖加入到生物体水溶液中，震荡10s～90s后静置10min～60min，得到氨基化BSA和羧酸化葡聚糖包覆的生物体；所述生物体水溶液的浓度为0.1mg/mL～2mg/mL；所述氨基化BSA与生物体水溶液的体积比为1:(5～250)；所述羧基化葡聚糖与生物体水溶液的体积比为1:(5～250)。本专利技术的有益效果：1、本专利技术所利用的微生物体表面涂层材料具备生物相容性好、无毒害作用的优点，降低了微生物体的各种不良反应。2、本专利技术采用聚合物团聚体的方法和结合层层自组装的技术，反应条件温和，膜的厚度易于可控，不需要大型仪器。3、本专利技术中，在微生物体表面构筑一层双组分结构的保护层，其中蛋白质和葡聚糖提升了保护层生物相容性和营养供给维持生物体活性以及该整体保护层的可降解性，同时也提高了生物体在外界不利条件下的防御保护作用等。在紫外线的照射下，我们验证了酵母菌与包覆保护层的酵母菌的防御保护作用，结果显示，酵母菌的存活率较低，而包覆保护层的酵母菌的存活率很高，说明这种双组分的保护层在防御保护方面具有很好的效果。附图说明图1是实施例一得到的氨基化BSA和羧酸化葡聚糖包覆的酵母菌团聚体的明场显微镜照片；图2是实施例一得到的氨基化BSA和羧酸化葡聚糖包覆的酵母菌团聚体的荧光显微镜照片，其中氨基化BSA带有绿色荧光；图3是实施例一得到的氨基化BSA和羧酸化葡聚糖包覆的酵母菌团聚体的荧光显微镜照片，其中羧酸化葡聚糖带有红色荧光；图4是酵母菌的透射电子显微镜照片；图5是实施例一得到的氨基化BSA和羧酸化葡聚糖包覆的酵母菌团聚体的透射电子显微镜照片；图6是酵母菌的扫描电子显微镜照片；图7是实施例一得到的氨基化BSA和羧酸化葡聚糖包覆的酵母菌团聚体的扫描电子显微镜照片；图8是在紫外的照射下，酵母菌与FDA进行培养的荧光显微镜照片；图9是在紫外的照射下，实施例一得到的氨基化BSA和羧酸化葡聚糖包覆的酵母菌团聚体与FDA进行培养的荧光显微镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于蛋白质和多糖构筑生物体保护层的制备方法，其特征在于基于蛋白质和多糖构筑生物体保护层的制备方法具体是按以下步骤进行的：一、制备氨基化BSA：将己二胺溶于水中配置成己二胺溶液，采用稀盐酸将己二胺溶液的pH调节为6.0～8.5，将调节pH后的己二胺溶液以0.5～3mL/min的速率滴加到牛血清白蛋白中，得到反应液，再向反应液中加入1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐，在室温下反应5h～12h后，透析、冷冻干燥，得到氨基化BSA；所述己二胺的质量与水的体积比为1g:(10～250)mL；所述己二胺与牛血清白蛋白的质量比为1:(0.025～1.5)；所述己二胺与1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐的质量比为1:(0.01～0.075)；二、制备羧基化葡聚糖：采用二甲基亚砜Ⅰ溶解葡聚糖，得到葡聚糖溶液；采用二甲基亚砜Ⅱ溶解酸酐，得到酸酐溶液；然后以0.1～2mL/min的速率向葡聚糖溶液中滴加酸酐溶液，再向葡聚糖溶液中加入4‑二甲氨基吡啶，在温度为50℃～90℃的条件下反应4h～18h，透析、冷冻干燥，得到羧基化葡聚糖；所述葡聚糖的质量与二甲基亚砜Ⅰ的体积比为1g:(10～250)mL；所述酸酐的质量与二甲基亚砜Ⅱ的体积比为1g:(10～250)mL；所述葡聚糖与4‑二甲氨基吡啶的质量比为1:(2.5～100)；三、包覆：将生物体配制成生物体水溶液，将氨基化BSA和羧基化葡聚糖加入到生物体水溶液中，震荡10s～90s后静置10min～60min，得到氨基化BSA和羧酸化葡聚糖包覆的生物体；所述生物体水溶液的浓度为0.1mg/mL～2mg/mL；所述氨基化BSA与生物体水溶液的体积比为1:(5～250)；所述羧基化葡聚糖与生物体水溶液的体积比为1:(5～250)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于蛋白质和多糖构筑生物体保护层的制备方法，其特征在于基于蛋白质和多糖构筑生物体保护层的制备方法具体是按以下步骤进行的：一、制备氨基化BSA：将己二胺溶于水中配置成己二胺溶液，采用稀盐酸将己二胺溶液的pH调节为6.0～8.5，将调节pH后的己二胺溶液以0.5～3mL/min的速率滴加到牛血清白蛋白中，得到反应液，再向反应液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，在室温下反应5h～12h后，透析、冷冻干燥，得到氨基化BSA；所述己二胺的质量与水的体积比为1g:(10～250)mL；所述己二胺与牛血清白蛋白的质量比为1:(0.025～1.5)；所述己二胺与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的质量比为1:(0.01～0.075)；二、制备羧基化葡聚糖：采用二甲基亚砜Ⅰ溶解葡聚糖，得到葡聚糖溶液；采用二甲基亚砜Ⅱ溶解酸酐，得到酸酐溶液；然后以0.1～2mL/min的速率向葡聚糖溶液中滴加酸酐溶液，再向葡聚糖溶液中加入4-二甲氨基吡啶，在温度为50℃～90℃的条件下反应4h～18h，透析、冷冻干燥，得到羧基化葡聚糖；所述葡聚糖的质量与二甲基亚砜Ⅰ的体积比为1g:(10～250)mL；所述酸酐的质量与二甲基亚砜Ⅱ的体积比为1g:(10～250)mL；所述葡聚糖与4-二甲氨基吡啶的质量比为1:(2.5～100)；三、包覆：将生物体配制成生物体水溶液，将氨基化BSA和羧基化葡聚糖加入到生物体水溶液中，震荡10s～90s后静置10min～60min，得到氨基化BSA和羧酸化葡聚糖包覆的生物体；所述生物体水溶液的浓度为0.1mg/mL～2mg/mL；所述氨基化BSA与生物体水溶液的体积比为1:(5～250)；所述羧基化葡聚糖与生物体水溶液的体积比为1:(5～250)。2.根据权利要求1所述的一种基于蛋白质和多糖构筑生物体保护层的制备方法，其特征在于步骤一中采用稀盐酸将己二胺溶液的pH调节为7.0。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小曼，苏东悦，黄鑫，王磊，战捷，黄玉东，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23