熱と圧力を用いた水性溶媒和による組み換えクモ絹の材料形成
Summary
ここでは、水溶性の組換えクモ糸タンパク質溶液およびそれらの溶液から形成することができる材料形態を生成するためのプロトコルを提示する。
Abstract
多くのクモは7種類の絹を作り出します。シルクの6つはクモによって生産されたときの繊維の形です。これらの繊維は水溶性ではない。クモ絹の顕著な機械的特性を再現するためには、クモが領土と cannibalistic の両方であるように、それらは異種宿主で生産されなければなりません。クモ糸の合成類似体はまた、水溶液中に不溶性である傾向がある。したがって、組換えクモシルクの研究の大部分は、材料の大規模な生産に有害である有機溶媒に依存しています。当社グループの方法は、これらの組換えクモ絹の溶媒和を強制的に水にします。驚くべきことに、これらのタンパク質が熱および圧力のこの方法を使用して調製される場合、広範囲の物質形態は、組換えクモ糸タンパク質 (rSSp) の同じ溶液から、フィルム、繊維、スポンジ、ヒドロゲル、lyogel、および接着剤を含む調製することができる。この記事では、溶媒和 rSSp と材料形態の生産を、書かれた材料や方法だけではなく、より容易に理解できる方法で実演します。
Introduction
スパイダーシルクは、強度、弾力性、および生体適合性の彼らの印象的な組み合わせの材料科学者の関心を集めています。繊維の再作成は、伝統的に研究の推進であった。この取り組みは、固有における組換えクモ糸タンパク質 (rSSp) の水に対する阻害性、ならびに従来の溶媒和技術 (カオトロピック剤および洗剤) が水性溶媒和を達成することができなかったことによって妨げられた。さらに、rSSp の溶媒和バージョンのために開発された技術は、すべての rSSp 変異体では動作せず、多くの場合、タンパク質損失1,2に起因するかなりの操作と時間を必要とします。これにより、繊維を形成する溶媒として1、1、1、3、3、3-hexafluoroisopropanol (HFIP)、および他の限られた材料の形態を利用する分野に大きく起因している。すべての既知の rSSp が HFIP に可溶性であるという利点は、各研究グループ間のデータの均一性を提供する。欠点は、HFIP が高価であり、健康上の懸念や環境への配慮のためにスケールすることは現実的ではない有毒な溶媒であるということです。
RSSp 溶媒和への斬新なアプローチは、過酷な有機溶剤 HFIP と rSSp 溶媒和に選択的に働く他の技術との間の技術的ギャップを埋めるものであった。特定の熱および圧力の組合せは rSSp および水の懸濁液に加えられた。結果は、100% の溶媒和と rSSp の回復だけでなく、高タンパク質濃度の近くであった;種々の材料形態は、HFIP または他の有機溶媒3、4、5、6を使用してすべて達成可能ではなかったこれらの製剤からできると判断された。このアプローチの目的は、精製および乾燥された組換えスパイダータンパク質を、様々な材料形態の製造に利用することができる水溶液中で効率的かつ容易に可溶化することである。
繊維、フィルム、コーティング、接着剤、ヒドロゲル、lyogels、微小球、およびスポンジ材料はすべて、この方法を用いて同じ水性 rSSp 溶液から容易に accomplishable する。この方法の継続的な進化は、追加の rSSp だけでなく、他のタンパク質とともに、新しい材料形態および代替タンパク質の精製および可溶化経路をもたらす可能性がある。
Protocol
Representative Results
Discussion
組換えクモ糸タンパク質が精製された後、それらは、その後、材料形成のために使用することができる溶液中に調製しなければならない。凍結乾燥したクモ糸タンパク質を水と混合し、この混合物をマイクロ波照射に曝露することにより、熱および圧力を発生させ、rSSp 溶液を調製することができる。この簡単で効率的な rSSp の可溶化法から、多種多様な材料の形態を作り出すことができま?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者たちは、ユタ州科学技術研究 (USTAR) イニシアティブからの資金援助を感謝したいと考えています。
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 |
References
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