生物硅-粘附蛋白纳米复合材料：合成和在牙科中的应用制造技术

本发明专利技术涉及牙科的硅酸盐蛋白－丝心蛋白融合蛋白合成用作填充材料的含硅的纳米复合材料的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物硅-粘附蛋白纳米复合材料合成和在牙科中的应用
技术介绍
硅石作为分子筛的组分、作为食品添加剂、载体、稳定剂(如在牙膏 中)以及作为半导体装置的绝缘体，广泛用于工业和医药中，如用于制造 玻璃、陶瓷、涂料、胶粘剂以及催化剂。硅石在纳米(生物)技术中也是重 要的材料。硅石的生产工艺大多要求高温条件以及极端的pH。值得注意 的是，某些单细胞或多细胞有机体，包括硅藻、多孔动物以及高等植物， 在周围低温、低压以及近中性pH条件下，能形成它们的硅石骨架。另外， 这些有机体骨架元件的产生是高保真性的且拷贝数巨大，因此，使得这 些有机体以及解释它们的目的骨架形成的机制可用于制造具独特特性的新生物^圭(biosilicas)。海洋和淡水多孔动物具有酶促合成硅石(生物硅)的独特能力。这种能 力使得多孔动物受到(纳米)生物技术的高度关注。迄今，用于生产硅石(玻 璃)的方法需要高温、高压以及侵蚀性化学制品的存在。多孔动物能在生 物学的以及环境无害的条件下高精确度和高重复性地通过酶(生物催化剂) 合成;圭纳米结构。硅质多孔动物骨架的主要元件是针样骨针，其由寻常海绵纲 (Demospongia)和六放海绵纲(Hexactinellida)内的无定形非晶体珪石组成。骨针形态和骨针生物起源的现有技术描述于Uriz et al. (2003) Progr Molec Subcell Biol 33:163-193; Miiller et al. (2003) Progr Molec Subcell Biol 33:195-221。多孔动物骨针的蛋白石硅石(opal sinica)含有6-13%的水， 对应于式(Si02)2 H20 (Schwab & Shore (1971) Nature 232:501-502)。寻常 海绵纲类生物骨针的形成开始于轴丝周围，硅石在轴丝的周围酶促沉积。已经描述了在形成硅石的有机体中与Si02骨架的合成和/或降解有关 的两种酶以及它们的4支术应用。第一种酶是存在于多孔动物骨针(针)轴丝中的Q!-硅酸盐蛋白(silicatein-a)(也称为A主酸盐蛋白)(PCT/US99/30601: Methods, compositions, and biomimetic catalysts, such as silicateins and block copolypeptides, used to catalyze and spatially direct the polycondensation of silicon alkoxides， metal alkoxides, and their organic conjugates to make silica, polysiloxanes, polymetallo-oxanes, and mixed poly(silicon/ metallo)oxane materials under environmentally benign conditions(在环境无害的条{牛下，用于催化和在空 间上指导硅醇盐(silicon alkoxides)、金属醇盐(metal alkoxides)和它们的有 机共扼物的缩聚以制备硅石、聚硅氧烷(polysiloxanes)、聚金属氧烷 (polymetallo-oxanes)以及混合的聚(硅/金属)氧烷材料的方法、组合物和 仿生催化剂，如硅酸盐蛋白和嵌段共聚多肽)。专利技术人/申请人Morse DE, Stucky GD， Deming， TD， Cha J, Shimizu K, Zhou Y; DE 10037270 A 1。 Silicatein-vermittelte Synthese von amorphen Silicaten und Siloxanen und ihre Verwendung.专利技术人/申i奮人Mtiller WEQ Lorenz B， Krasko A, Schr6der HC; European Patent No. 1320624(欧洲专利号1320624)。 Silicatein-mediated synthesis of amorphous silicates and siloxanes and use thereof(硅酸盐蛋白介导的无定形硅酸盐和硅氧烷的合成及其用途)。专利技术 人/申i青人Mtiller WEQ Lorenz B， Krasko A， Schr6der HC;国家阶段 US2003134391;第20030407号；日本第2002-516336号；中国第1460110T 号；加拿大第2,414,602号；澳大利亚第2001289713号)。已经从海洋硅 质多孔动物寄居蟹皮海绵OSZ^n'tes ^mwcw/fl)克隆了这种酶(Krasko et al. (2000) Eur J Biochem 267:4878-4887)。硅酸盐蛋白能由有机硅化合物(烷 氧基硅烷)合成无定形石圭石(聚石圭酸和聚硅酸盐)(Cha et al. (1999) Proc Natl Acad Sci USA 96:361-365)。除了 a-硅酸盐蛋白外，专利技术人从淡水多孔动物中还克隆了其他的硅 酸盐蛋白包括/5-硅酸盐蛋白(专利申请DE10352433.9. Enzym- und Template-gesteuerte Synthese von Silica aus nicht-organischen Siliciumverbindungen sowie Aminosilanen und Silazanen und Verwendung. 申请人:University of Mainz(美因兹大学)。专利技术人Schwertner H, Mtiller WEG, Schr6der HC)以及4种硅酸盐蛋白同种型(硅酸盐蛋白-al-4; DEI 02006001759.5.KontrollierteHerstellungvonSilber- undGold-Nanopartikeln und Nanokristallen definierter Gr6Be und Form durch chirale Induktion mittels Silicatein.申i貪人/专利技术人Tremel W, Tahir MN, Miiller WEG. Schr6der HC)。硅酸盐蛋白在与表面结合后保留了其催化活 性(Tahir et al. (2004) Chem Commun 2004:2848-2849)。第二种酶是属于碳酸酐酶(carbonic anhydrase)群组的硅酶(silicase)(德 国专利第10246186号。In vitro and in vivo degradation or synthesis of silicon dioxide and silicones, usefUl e.g. for treating silicosis or to prepare prosthetic materials, using a new silicase enzyme (本文档来自技高网...

【技术保护点】
融合蛋白，其含有硅石形成酶和粘附蛋白。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-8-23 60/839,6011. 融合蛋白，其含有硅石形成酶和粘附蛋白。2. 如权利要求1所述的融合蛋白，其含有介于所述硅酸盐蛋白形 成酶和所述粘附蛋白之间的蛋白酶切割位点。3. 如权利要求1所述的融合蛋白，其中所述硅石形成酶是硅酸盐 蛋白。4. 如权利要求1所述的融合蛋白，其中所述硅石形成酶是Q!-硅酸 盐蛋白。5. 如权利要求1所述的融合蛋白，其中所述粘附蛋白是丝心蛋白。6. 如权利要求3、 4或5中任一项所述的融合蛋白，其含有介于Sf X去处容紘4n 6fr ;A :i't 疋■> lVTI AA 电l V^r上 /, i ^-^'「j h入_nu a h , 乂 ,1〃 j j^《u ,i j H , —J w 'j w ' j工,r;、。7. 如权利要求2、 3、 4、 5或6中任一项所述的融合蛋白，其中 所述蛋白酶切割位点是肠激酶切割位点。8. cDNA，其编码权利要求1-7中4壬一项所述的融合蛋白。9. 合成权利要求1-7中任一项所述的融合蛋白的方法。10. 纳米复合材料，其含有权利要求1-7中任一项所述的融合蛋白。11. 纳米复合材料，其含有权利要求1-7中任一项所述的化合物以 及适宜的添加剂和补充剂。12. 如权利要求10或11所述的纳米复合材料，其中一种或几种组分以储存化合物的形式或作为前体与适宜稀释液或载体物质共存。13. 如权利要求10-12中任一项所述的纳米复合材料，其中这种 复合物具有其他的生物学活性，即与其他的化合物正相互作用并调节 磷酸钙(羟基磷灰石)沉淀、牙釉质细胞更新以及显示抗菌活性。14. 使用这些融合蛋白和纳米复合材料，体外或非人类体内合成 二氧化硅(硅酸或硅酸盐的浓缩产物；也称为硅石)、硅和包括钛氧化 物(二氧化钬)、4告氧化物(氧化锆)、氧化4夹和4凡氧化物的其他金属氧4匕 物以及混合的多聚体的方法。15. 使用这些融合蛋白和纳米复合材料，体外或非人类体内合成 二氧化硅(硅酸或硅酸盐的浓缩产物；也称为硅石)、硅和包括钛氧化 物(二氧化钛)、锆氧化物(氧化锆)、氧化铁和钒氧化物的其他金属氧化 物以及混合的多聚体的方法。16. 体外或非人类体内合成二氧化硅(硅酸或硅酸盐的浓缩产物； 也称为硅石)、硅和包括钛氧化物(二氧化钛)、锆氧化物(氧化锆)、氧 化铁和钒氧化物的其他金属氧化物以及混合的多聚体的方法，其中所 用的融合蛋白含有粘附蛋白结构域，所述粘附蛋白结构域显示了与 SEQ ID NO. 1所示的序列的至少25%的序列相似性。17.体外或体内合成二氧化硅(硅酸或硅酸盐的浓缩产物；也称为 硅石)、硅和包括钛氧化物(二氧化钛)、锆氧化物(氧化锆)、氧化铁和 钒氧化物的其他金属氧化物以及混合的多聚体的方法，其中所用的融 合蛋白含有硅酸盐蛋白结构域，所述硅酸盐蛋白结构域显示了与SEQ ID NO. 1所示的序列的至少25%的序列相似性。17. 如权利要求14-16所述的方法，其中，硅酸，硅酸盐，单烷 氧基硅烷三元醇，单烷氧基硅烷二元醇，单烷氧基硅烷醇，二烷氧基 硅烷二元醇，二烷氧基...

【专利技术属性】
技术研发人员：维尔讷K戈特森，维尔讷EG米勒，海因茨C施罗德，
申请(专利权)人：海洋纳米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]