热、压水固化重组蜘蛛丝的材料形成
Summary
在这里, 我们提出了一个协议, 以产生水溶性重组蜘蛛丝蛋白溶液和材料形式, 可以从这些解决方案形成。
Abstract
许多蜘蛛生产七种类型的丝绸。其中有六个丝绸是由蜘蛛生产的纤维。这些纤维不溶于水。为了再现蜘蛛丝的显著力学特性, 它们必须在异源寄主中产生, 因为蜘蛛既是领土的, 也是食人鱼的。蜘蛛丝的合成类似物也容易不溶于水溶液。因此, 重组蜘蛛丝的研究有很大一部分依赖于不利于大规模生产材料的有机溶剂。我们小组的方法迫使这些重组蜘蛛丝溶解到水中。值得注意的是, 当使用这种热和压力法制备这些蛋白质时, 可以从重组蜘蛛丝蛋白 (rSSp) 的相同溶液中制备出广泛的材料形式, 包括: 薄膜、纤维、海绵、水凝胶、溶解胶和粘合剂。本文演示了溶解 rSSp 和材料形式的生产方式, 比仅仅从书面材料和方法更容易理解。
Introduction
蜘蛛丝绸以其令人印象深刻的强度、弹性和生物相容性的结合而引起了材料科学家的兴趣。传统上, 修复纤维一直是研究的重点。这一努力受到重组蜘蛛丝蛋白 (rSSp) 在水中的不溶解性以及传统的溶解技术 (各向异性剂和洗涤剂) 无法实现水溶的阻碍。此外, 为解决 rssp 版本而开发的技术并不能在所有的 rssp 变体上工作, 还需要大量的操作和时间, 这往往会导致蛋白质损失1,2。这在很大程度上导致利用 1, 1, 1, 3, 3, 3-六氟异丙醇 (HFIP) 作为形成纤维的溶剂, 以及其他有限的材料形式。其优点是所有已知的 rSSp 都可溶于 HFIP, 从而提供每个研究组之间的数据一致性。缺点是, HFIP 是一种有毒溶剂, 由于健康问题和环境考虑, 这种溶剂价格昂贵, 无法扩展。
提出了一种新的 rSSp 溶解方法, 弥补了苛刻的有机溶剂 HFIP 与其他有选择地用于 rSSp 溶解的技术之间的技术差距。将比热和压力结合起来, 对 rSSp 和水的悬浮液进行了应用。结果是 rSSp 的溶解和恢复接近 100%, 蛋白质浓度较高;从这些配方中确定了各种材料形式是可能的, 而这些配方并非都能使用 hfip 或其他有机溶剂3、4、5、6实现。这种方法的目的是高效和方便地溶解纯化和干燥的重组蜘蛛蛋白在水溶液中, 然后可用于生产各种材料形式。
使用这种方法, 纤维、薄膜、涂料、粘合剂、水凝胶、溶解胶、微球和海绵材料都很容易与相同的水 rSSp 溶液区分开来。这种方法的持续发展, 不仅与额外的 rSSp, 但与其他蛋白质, 可以导致新的材料形式和替代蛋白质纯化和增溶途径。
Protocol
Representative Results
Discussion
重组蜘蛛丝蛋白纯化后, 必须在可用于材料形成的溶液中制备。通过将冻干蜘蛛丝蛋白与水混合, 并将这种混合物暴露在微波照射下, 产生热量和压力, 可以制备 rSSp 溶液。这种简单有效的 rSSp 增溶方法可以产生各种各样的材料形式。每种材料都必须经过独特的准备和加工, 以达到所需的结果和性能。通过对初始配方、成型条件和/加工参数的轻微改变, 每种材料都可以很容易地使用这种方法进行调整…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者感谢犹他州科学和技术研究 (USTAR) 倡议提供的资金。
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 |
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