[发明专利]一种蛋白质-无机杂化纳米花及其制备方法

说明书

本发明公开了一种蛋白质‑无机杂化纳米花及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：将蛋白质与水按质量体积比1‑10：100(g/mL)混合，加入蛋白酶酶解0.2‑24h，酶解结束后用磷酸盐缓冲液将酶解液稀释至蛋白浓度为0.005‑5mg/mL，加入金属离子溶液，通过孵育合成蛋白质‑无机杂化纳米花。本发明结合酶解技术成功将多种大宗植物蛋白和动物蛋白应用于蛋白质‑无机杂化纳米花的制备，可降低常规以生物酶为蛋白原料生产蛋白质‑无机杂化纳米花的成本，同时制备条件温和、方法简单，有望进一步推动蛋白质‑无机杂化纳米花在生物传感器设计、反应催化、活性物质高效荷载、吸附分离等领域中的应用。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种蛋白质-无机杂化纳米花及其制备方法。

背景技术

纳米花作为科学界的一类艺术品，不仅令人赏心悦目，而且由于其具有极大的比表面积和较高的表面粗糙度而表现出了诸多优异的特性，并已被成功应用于生物催化、生物传感、医药、环境和能源等领域中。早期纳米花多使用无机金属材料制备，由于Ge等人在2012年偶然发现溶于磷酸盐缓冲液的牛血清蛋白和硫酸铜混合也可形成纳米花，有机-无机杂化纳米花因此得到迅速发展。到目前为止，人们已使用多种有机材料，如蛋白质、DNA、RNA、肽、氨基酸、多糖等，制备出多种类型的杂化纳米花，其中由于蛋白质具有众多结合位点，较易与无机材料形成杂化纳米花，因此对它的利用研究尤为集中。在众多种类的蛋白质中，生物酶(包括蛋白酶、糖酶、过氧化物酶和脂肪酶等)由于分子量较小，同时具备催化活性而受到重点关注和研究。CN108130321B利用木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、碱性蛋白酶或酸性蛋白酶与不同铜离子溶液混合，通过自组装制备了蛋白酶-无机杂化纳米花。CN110669755A将α-淀粉酶、辣根过氧化物酶或漆酶与稀土硝酸盐水溶液混合，进一步加入硝酸铵和氨水进行陈化制备得到有机-无机杂化纳米花。CN107586770A利用猪胰脂肪酶与硫酸铜溶液混合孵育制备得到猪胰脂肪酶-无机杂化纳米花，并将其应用于生物柴油的转化中。尽管目前已利用生物酶制备出多种功能性纳米花材料，但生物酶价格昂贵，应用成本较高，在杂化纳米花的规模化生产和大范围使用中具有一定局限性。因此，拓宽制备杂化纳米花的蛋白质来源已成为科研工作者亟需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种蛋白质-无机杂化纳米花及其制备方法。

本发明的首要目的在于提供一种蛋白质-无机杂化纳米花。

本发明的另一目的在于提供上述蛋白质-无机杂化纳米花的制备方法。

本发明利用生物酶解对多种植物蛋白和动物蛋白进行处理，将其改造成分子量较小的组装单元，可与多种金属离子通过配位作用形成形貌规则均一的蛋白质-无机杂化纳米花，拓宽了制备杂化纳米花的蛋白质来源，且制备条件温和简单，易于放大。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的蛋白质-无机杂化纳米花的制备方法，包括以下步骤：

(1)将蛋白质加入水(去离子水或纯净水)中，搅拌均匀得到蛋白液；

(2)调节步骤(1)所述蛋白液的pH值为1.5-8.5(可加入盐酸溶液或氢氧化钠溶液进行调节)，加入蛋白酶，在搅拌状态下进行加热处理(酶解处理)，得到酶解后的溶液；

(3)将步骤(2)所述酶解后的溶液进行离心处理，取上清液，用磷酸盐缓冲液稀释所述上清液，得到混合液；

(4)往步骤(3)所述混合液中加入金属离子溶液，进行孵育处理，离心取沉淀，用水洗涤，干燥，得到所述蛋白质-无机杂化纳米花。

进一步地，步骤(1)所述蛋白质为大米蛋白、豌豆蛋白、土豆蛋白、绿豆蛋白、大豆蛋白、糙米蛋白、燕麦蛋白、花生蛋白、小球藻蛋白、乳清蛋白和酪蛋白中的一种；所述蛋白质的质量与水的体积比为1-10:100g/mL；所述搅拌的时间为0.5-2.5h。