Материальное формирование рекомбинантного паука шелка через водный солнцестояния использованием тепла и давления
Summary
Здесь, мы представляем протокол для производства растворимых в воде рекомбинантные паук шелка белка решений и материальных форм, которые могут быть сформированы из этих решений.
Abstract
Многие пауки производят семь типов шелка. Шесть из шелка волокна в форме, когда производится пауков. Эти волокна не растворяются в воде. Для того, чтобы воспроизвести замечательные механические свойства паука шелка, они должны быть произведены в гетерологичных хостов, как пауки и территориальных и людоедских. Синтетические аналоги паучьего шелка также имеют тенденцию быть неразрешимыми в водных растворах. Таким образом, большой процент исследований в рекомбинантного паука шелка полагаться на органические растворители, которые наносят ущерб крупномасштабное производство материалов. Метод нашей группы принуждает к золу этих рекомбинантных пауков шелка в воду. Примечательно, что когда эти белки готовятся с помощью этого метода нагрева и давления, можно подготовить широкий спектр материальных форм из одного и того же раствора рекомбинантных белков паука (Рссг), в том числе: пленки, волокна, Губка, гидрогель, лиогель и клей. Эта статья демонстрирует производство сольно-СПО и материальных форм таким образом, что легче понять, чем из письменных материалов и методов в одиночку.
Introduction
Паук шелка получил интерес материальных ученых за их впечатляющее сочетание прочности, эластичности и биосовместимости. Воссоздание волокон традиционно является направлением исследований. Это усилие было затруднено Рекомбинантный белок паука шелка (Рссв) нерастворимость в воде, а также неспособность традиционных методов солевой (хаотического агентов и моющих средств) для достижения водного солнцестояния. Кроме того, методы, разработанные для разсолеющих версий рссг, не работают на всех вариантах рссг, а также требуют существенных манипуляций и времени, что часто приводит к потере белка1,2. В значительной степени это привело к использованию месторождения 1, 1, 1, 3, 3, 3-гексафлуороизопропанол в качестве растворителя, из которого образуются волокна и другие ограниченные материальные формы. Преимуществом является то, что все известные Рссг растворяются в ХМПООН, обеспечивая единообразие данных между каждой исследовательской группой. Недостатком является то, что ХМПООН является токсичным растворителем, который является дорогостоящим и нецелесообразным в масштабе из-за проблем со здоровьем и экологические соображения.
Был разработан новаторский подход к сольвенции РССС, который преодолен технологический разрыв между суровым органическим растворителем и другими методами, которые выборочно работали на сольвенцию рссв. Сочетание конкретных нагрюет и давлений было применено к суспензии Рссв и воды. Результаты были около 100% сольции и восстановления Рссв, а также концентрации высоких белков; различные формы материалов были определены, чтобы быть возможным из этих формулировок, которые не были все достижимы с помощью хмпо или других органических растворителей3,4,5,6. Цель этого подхода состоит в том, чтобы эффективно и легко солить очищенный и высушенный Рекомбинантный белок паука в некоем растворе, который затем может быть использован для производства различных материальных форм.
Волокна, пленки, покрытия, клеи, гидрогели, лиогели, микросферы и губчатые материалы легко осуществимым с помощью этого метода. Продолжение эволюции этого метода, не только с дополнительными Рссг, но с другими белками, может привести к новым формам материала и альтернативного очищения белка и солебилизации проспектов.
Protocol
Representative Results
Discussion
После того как рекомбинантные протеины шелка паука очищаются они должны после этого быть подготовлены в разрешении которое можно использовать для образования материала. Путем смешивания лиофилизированный белок паука шелка с водой и подвергая эту смесь микроволнового облучения, чтоб…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы с благодарностью признать, финансирование от Юта науки и технологии исследований (USTAR) инициативу.
Materials
| 3 mL Syringe with Luer-Lok Tip | BD | 309657 | Other size syringes can be used but to keep the tips on, it is advised to use luer-lok tips |
| 4 mL culture vial, clear with rubber lined cap | Wheaton | 225142 | Minimum dope volume is 1mL, max is 2mL |
| 8 mL culture vial, clear with rubber lined cap | Wheaton | 225144 | Minimum dope volume is 2mL, max is 4mL |
| 99% Isopropyl Alcohol, Reagent ACS/USP Grade | Pharmco-Aaper | 231000099 | |
| Freezone 4.5 Plus | Labconco | 7386030 | Freeze Dryer |
| Luer Adapter Female Luer x 10-32 Female, Tefzel (ETFE) | IDEX | P-629 | |
| Microwave | Magic Chef | HMD1110B | 120V, 60Hz AC; 1000 watts; 1.1 cu. ft. capacity; with glass turn table |
| One-Piece Fingertight 10-32 Coned, for 1/16" OD | IDEX | F-120X | |
| PEEK Tubing 1/16" OD x 0.010" ID | IDEX | 1531B | |
| Sprayer: Master Airbrush | Master Airbrush | TC-60 |
Referencias
- Huemmerich, D., et al. Primary Structure Elements of Spider Dragline Silks and Their Contribution to Protein Solubility. Bioquímica. 43 (42), 13604-13612 (2004).
- Schacht, K., Scheibel, T. Controlled Hydrogel Formation of a Recombinant Spider Silk Protein. Biomacromolecules. 12 (7), 2488-2495 (2011).
- Jones, J. A., et al. More Than Just Fibers: An Aqueous Method for the Production of Innovative Recombinant Spider Silk Protein Materials. Biomacromolecules. 16 (4), 1418-1425 (2015).
- Tucker, C. L., et al. Mechanical and Physical Properties of Recombinant Spider Silk Films Using Organic and Aqueous Solvents. Biomacromolecules. 15 (8), 3158-3170 (2014).
- Harris, T. I., et al. A Sticky Situation: An Investigation of Robust Aqueous-Based Recombinant Spider Silk Protein Coatings and Adhesives. Biomacromolecules. 17 (11), 3761-3772 (2016).
- Jones, J. A., et al. Importance of Heat and Pressure for Solubilization of Recombinant Spider Silk Proteins in Aqueous Solution. International Journal of Molecular Sciences. 17 (11), 1955 (2016).
- Copeland, C. G., Bell, B. E., Christensen, C. D., Lewis, R. V. Development of a Process for the Spinning of Synthetic Spider Silk. ACS Biomaterials Science and Engineering. 1 (7), 557-584 (2015).
- Arcidiacono, S., et al. Aqueous Processing and Fiber Spinning of Recombinant Spider Silks. Macromolecules. 35 (4), 1262-1266 (2002).
- Work, R. W. Mechanisms of Major Ampullate Silk Fiber Formation by Orb-Web-Spinning Spiders. Transactions of the American Microscopical Society. 96 (2), 170-189 (1977).
- Decker, R. E., et al. Method for the Destruction of Endotoxin in Synthetic Spider Silk Proteins. Scientific Reports. 8 (12166), 1-6 (2018).
