提高纳米材料稳定性的方法技术

本发明专利技术提供一种提高纳米材料稳定性的方法。将来自水生拉恩氏菌、大肠杆菌的鞭毛蛋白FilC和孔蛋白OmpF用于提高纳米材料的稳定性，所述纳米材料可选自纳米硒、纳米金、纳米银。来自水生拉恩氏菌的FilC和OmpF，与其他纳米材料稳定剂(如SDS、PEG、PVP、BSA以及大肠杆菌FilC和OmpF)相比，在达到稳定化学合成纳米硒不受强酸、强碱和强离子浓度的影响条件下，所需水生拉恩氏菌FilC和OmpF的稳定效能是PVP、BSA以及大肠杆菌FilC和OmpF的10

【技术实现步骤摘要】
提高纳米材料稳定性的方法


[0001]本专利技术涉及微生物学、纳米科学和蛋白质
，具体地说，涉及一种提高纳米材料稳定性的方法。

技术介绍

[0002]硒(Selenium,Se)元素是人和动物必需的微量元素之一，是生物体内硫氧还原蛋白酶、脱碘酶、谷胱甘肽过氧化酶等多种含硒酶蛋白的必需组分，并且参与人体多种代谢途径。研究发现，人体缺硒会导致多种疾病，并且增加患癌风险。我国具有丰富硒资源，但硒在自然界分布极不均匀，导致我国三分之二以上地区缺硒。中国营养学会及FAO/WHO/IAEA联合专家委员会确定人体摄入量适宜范围为60
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250μg/d，安全剂量为400μg/d，中毒剂量为800μg/d。硒过量也会造成人体危害。因此亟待为缺硒人群开发安全高效硒源。自然界中硒形态包括负二价、零价、四价及六价四种形态，研究表明，负二价、四价及六价形态的硒毒性巨大，作为补硒源具有潜在危险；块状零价单质灰硒不具有生物学活性，而纳米级别的单质硒具有显著生物学活性，如抗氧化、抗菌、抗病毒、抗寄生虫、抗肿瘤、减少DNA损伤、减少化疗副作用等，开发纳米硒作为补硒源具有明显优势。此外纳米硒还被设计为肿瘤靶药递释系统、用于抵抗肿瘤多药耐药等。
[0003]纳米材料在储存、加工和应用过程中稳定与否是其能否广泛应用的关键。纳米硒生物活性依赖于其纳米结构，其纳米结构是发挥其生物活性的关键。纳米硒可以通过物理、化学、生物的方法制备，其中化学合成和生物合成是目前纳米硒最高效经济的合成方式。化学合成纳米硒易于合成、粒径可控，但其稳定性较差，转化率低，环境风险大；生物纳米硒具有较高稳定性，生物转化率高，并且环境风险低，但是其合成周期长，工艺较复杂，粒径大小和均一性与菌株有关，不易控制。虽然目前已有许多关于纳米硒的报道，但是缺少对于纳米硒稳定性以及如何利用高稳定性生物纳米硒的稳定机制解决化学合成纳米硒稳定性差的深入研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种提高纳米材料稳定性的方法。
[0005]为了实现本专利技术目的，第一方面，本专利技术提供孔蛋白OmpF的以下任一应用：
[0006]1)用于提高纳米材料的稳定性；
[0007]2)用于制备纳米材料的稳定剂；
[0008]3)用于制备纳米硒；
[0009]其中，所述纳米材料选自纳米硒、纳米金、纳米银。
[0010]本专利技术中，所述鞭毛蛋白FilC来自水生拉恩氏菌(Rahnella aquatilis)、大肠杆菌(Escherichia coli)，如水生拉恩氏菌HX2、大肠杆菌K12。
[0011]优选地，水生拉恩氏菌孔蛋白OmpF包含如下氨基酸序列或由其组成：
[0012]i)如SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列；或
[0013]ii)在i)的N端和/或C端连接标签得到的氨基酸序列；或
[0014]iii)i)或ii)的氨基酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个氨基酸得到的具有相同功能的蛋白.
[0015]优选地，大肠杆菌孔蛋白OmpF包含如下氨基酸序列或由其组成：
[0016]i)如SEQ ID NO:8所示的氨基酸序列；或
[0017]ii)在i)的N端和/或C端连接标签得到的氨基酸序列；或
[0018]iii)i)或ii)的氨基酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个氨基酸得到的具有相同功能的蛋白。
[0019]第二方面，本专利技术提供一种提高纳米材料稳定性的方法，在纳米材料制备过程中添加孔蛋白 OmpF，或者向纳米材料溶液中添加孔蛋白OmpF。
[0020]第三方面，本专利技术提供孔蛋白OmpF在提高纳米硒在强酸、强碱、高浓度盐离子、高浓度氧化剂、不同温度条件下稳定性中的应用。
[0021]所述纳米硒包括生物纳米硒和化学纳米硒；
[0022]对于生物纳米硒，所述强酸条件为1mM生物纳米硒溶液中HCl浓度为1mM；
[0023]所述强碱条件为1mM生物纳米硒溶液中NaOH浓度为1
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1000mM；
[0024]所述高浓度盐离子条件为1mM生物纳米硒溶液中NaCl浓度为1
‑
2000mM、MgCl2浓度为0.1
‑
10 mM、CaCl2浓度为0.1
‑
1mM或AlCl3浓度为0.001
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10mM；
[0025]所述高浓度氧化剂条件为1mM生物纳米硒溶液中H2O2浓度为0.01％
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1％；
[0026]所述温度条件为
‑
20℃～80℃。
[0027]对于化学纳米硒，所述强酸条件为1mM化学纳米硒溶液中HCl浓度为0.001
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1M；
[0028]所述强碱条件为1mM化学纳米硒溶液中NaOH浓度为0.001
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1M；
[0029]所述高浓度盐离子条件为1mM化学纳米硒溶液中MgCl2浓度为0.1
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100mM。
[0030]本专利技术中，所述生物纳米硒的制备方法可参见CN104774875B。
[0031]本专利技术中，所述化学纳米硒的制备方法可参见CN104310319B。
[0032]第四方面，本专利技术提供孔蛋白OmpF在提高纳米金或纳米银在高浓度盐离子条件下稳定性中的应用。
[0033]对于纳米金，所述高浓度盐离子条件为2nM纳米金溶液中MgCl2浓度为0.1
‑
10mM。
[0034]对于纳米银，所述高浓度盐离子条件为40mg/mL纳米银溶液中MgCl2浓度为0.1
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10mM。
[0035]第五方面，本专利技术提供一种纳米硒的制备方法，包括：
[0036]a)亚硒酸盐溶液与还原剂溶液在酸液和稳定剂存在的条件下发生还原反应，得到纳米硒悬浮液；其中，亚硒酸盐溶液与还原剂溶液按溶质质量比1:2
‑
30；
[0037]b)将纳米硒悬浮液离心，去上清液，用去离子水清洗后重新悬浮于去离子水中，经冷冻干燥，即得成品固态纳米硒；
[0038]其中，所述还原剂为硫代硫酸钠溶液；
[0039]所述酸液为盐酸，加入量与亚硒酸盐溶液按溶质质量比为1
‑
2.5:1。
[0040]进一步地，配制如下反应体系：40mM硫代硫酸钠、5mM亚硒酸钠、10mM盐酸和0.1mg/mL 鞭毛蛋白FilC，反应总体积为10mL；于25℃反应8小时；反应结束后，将反应产物于4℃，10000g 离心10min，用去离子水清洗3次，重新悬浮于去离子水中，冷冻干燥，即得成品固态
纳米硒。
[0041]本专利技术提供来源于水生拉恩氏菌(菌株HX2)、大肠杆菌(菌株K12)的高稳定性生物纳米硒以及两种从该生物纳米硒表面剥离的特异性结合蛋白鞭毛蛋白FliC和孔蛋白OmpF，并提供FliC和 OmpF在稳定纳米材料中的应用。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.孔蛋白OmpF的以下任一应用：1)用于提高纳米材料的稳定性；2)用于制备纳米材料的稳定剂；3)用于制备纳米硒；其中，所述纳米材料选自纳米硒、纳米金、纳米银；所述孔蛋白OmpF来自水生拉恩氏菌(Rahnella aquatilis)、大肠杆菌(Escherichia coli)。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，水生拉恩氏菌孔蛋白OmpF包含如下氨基酸序列或由其组成：i)如SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列；或ii)在i)的N端和/或C端连接标签得到的氨基酸序列；或iii)i)或ii)的氨基酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个氨基酸得到的具有相同功能的蛋白；大肠杆菌孔蛋白OmpF包含如下氨基酸序列或由其组成：i)如SEQ ID NO:8所示的氨基酸序列；或ii)在i)的N端和/或C端连接标签得到的氨基酸序列；或iii)i)或ii)的氨基酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个氨基酸得到的具有相同功能的蛋白。3.提高纳米材料稳定性的方法，其特征在于，在纳米材料制备过程中添加孔蛋白OmpF，或者向纳米材料溶液中添加孔蛋白OmpF；其中，所述纳米材料选自纳米硒、纳米金、纳米银；所述孔蛋白OmpF同权利要求1或2中所述的孔蛋白OmpF。4.孔蛋白OmpF在提高纳米硒在强酸、强碱、高浓度盐离子、高浓度氧化剂、不同温度条件下稳定性中的应用；其中，所述孔蛋白OmpF同权利要求1或2中所述的孔蛋白OmpF。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述纳米硒包括生物纳米硒和化学纳米硒；对于生物纳米硒，所述强酸条件为1mM生物纳米硒溶液中HCl浓度为1mM；所述强碱条件为1mM生物纳米硒溶液中NaOH浓度为1
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1000mM；所述高浓度盐离子条件为1mM生物纳米硒溶液中NaCl浓度为1
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2000mM、MgCl2浓度为0.1
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10mM、CaCl2浓度为0.1
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1mM或AlCl3浓度为0.001
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10mM；所述高浓度氧化剂条件为1mM生物纳米硒溶液中H2O2浓度为0.01％

【专利技术属性】
技术研发人员：郭岩彬，李奎，赵桂慎，徐巧林，高珊珊，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：