Isı ve basınç kullanarak sulu solvasyon yoluyla rekombinant örümcek Silks malzeme oluşumu
Summary
Burada, su çözünebilir rekombinant örümcek ipek protein çözümleri ve bu çözümlerden oluşabilir malzeme formları üretmek için bir protokol sunuyoruz.
Abstract
Birçok örümcekler yedi tür Silks üretir. Örümceklerin altı, örümcekler tarafından üretildiğinde lif şeklindedir. Bu lifler su çözünmez. Örümcek Silks olağanüstü mekanik özelliklerini çoğaltmak için, örümcekler hem toprak ve yamyam olduğu gibi heterolog hosts üretilmelidir. Örümcek ipek Sentetik analogları da sulu çözümlerde çözünmez olma eğilimindedir. Böylece, rekombinant örümcek ipek araştırma büyük bir yüzdesi malzeme büyük ölçekli üretim için zararlı olan organik çözücüler güveniyor. Bizim grubun yöntemi bu rekombinant örümcek ipek su içine solvasyon zorlar. Bu proteinler bu ısı ve basınç yöntemi kullanılarak hazırlanırken, film, elyaf, sünger, hidrojel, lyogel ve yapıştırıcılar dahil olmak üzere rekombinant örümcek ipek proteinlerinin (rSSp) aynı çözeltisi ile çok çeşitli malzeme formları hazırlanabilir. Bu makalede, tek başına yazılı malzeme ve yöntemlerden daha kolay anlaşılır bir şekilde ayrılmış rSSp ve malzeme formları üretimini göstermektedir.
Introduction
Spider ipek güç, elastikiyet ve biyouyumluluk onların etkileyici kombinasyonu için malzeme bilim adamlarının ilgisini topladı. Liflerin yeniden oluşturulması geleneksel olarak araştırmanın itme gücü olmuştur. Bu çaba, su içinde rekombinant örümcek ipek proteini (rSSp) inçözünme yanı sıra geleneksel solvasyon teknikleri (chaotropik ajanlar ve deterjanlar) sulu solvasyon elde etmek için yetersizlik tarafından engel oldu. Daha fazla, rssp sürümleri solvating için geliştirilen teknikler tüm rssp türevleri üzerinde çalışmaz ve aynı zamanda önemli manipülasyon ve zaman genellikle protein kaybı1,2sonuçları gerektirir. Bu büyük ölçüde alan 1, 1, 1, 3, 3, 3-hexafluoroisopropanol (HFıP) hangi lifleri ve diğer sınırlı malzeme formları oluşturmak için bir çözücü olarak kullanılarak sonuçlandı. Tüm bilinen rSSp HFıP çözünür olduğu avantajı, her araştırma grubu arasında veri bütünlüğü sağlar. Dezavantajı HFıP pahalı ve sağlık endişeleri ve çevresel hususlar nedeniyle ölçeklemek için pratik olmayan bir toksik solvent olduğunu.
RSSp ‘ye yeni bir yaklaşım, sert organik solvent HFıP ve seçici rSSp solvasyon için çalıştı diğer teknikler arasındaki teknolojik boşluğu köprülenmiş geliştirilmiştir. RSSp ve suyun süspansiyonları için özel ısıtmalar ve basınçların kombinasyonu uygulandı. Sonuçlar, rSSp ‘nin yanı sıra yüksek protein konsantrasyonlarının% 100 solvasyonu ve geri kazanımı gibi; çeşitli malzeme formları HFIP veya diğer organik çözücüler3,4,5,6kullanılarak ulaşılamayan tüm bu formülasyonlardan mümkün olduğu belirlendi. Bu yaklaşımın amacı, daha sonra çeşitli malzeme formları üretimi için kullanılabilecek sulu bir çözelti içinde arıtılmış ve kurutulmuş rekombinant örümcek proteinlerini verimli ve kolay bir şekilde çözünsündür.
Elyaflar, Filmler, kaplamalar, yapıştırıcılar, Hidrojeller, lyogels, microspheres ve sünger malzemeleri, bu yöntemi kullanarak aynı sulu rSSp çözümünden kolayca başarılır. Bu yöntemin devam eden evriminin, sadece ek rSSp ile değil, diğer proteinler ile, yeni malzeme formları ve alternatif protein arıtma ve çözünme caddeleri yol açabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Rekombinant örümcek ipek proteinleri arıtıldıktan sonra, malzeme oluşumu için kullanılabilecek bir çözelti içinde hazırlanmalıdır. Likofilize örümcek ipek proteini su ile karıştırarak ve bu karışımı mikrodalga ışınlarına maruz bırakarak, ısı ve basınç oluşturmak için, rSSp çözümünü hazırlamak mümkün. Bu basit ve verimli rSSp çözünme yönteminden çok çeşitli malzeme formları üretilebilmektedir. Her malzemenin istenilen sonuç ve özellikleri elde etmek için benzersiz bir …
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar minnetle Utah bilim ve teknoloji araştırma (USTAR) girişimi fon kabul etmek istiyorum.
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).
