提升壳聚糖材料机械性能的方法及制备的壳聚糖复合材料技术

本发明专利技术提供了提升壳聚糖材料机械性能的方法及制备的壳聚糖复合材料，所述提升壳聚糖材料机械性能的方法为在壳聚糖材料中加入昆虫类围食膜因子表皮蛋白BmCPAP3s，和/或加入所述表皮蛋白BmCPAP3s的功能性截短体、突变体、多肽中的至少一种。本发明专利技术提供了机械性能得到显著提升的CS/CPAP3复合薄膜材料，该复合材料克服了纯壳聚糖薄膜材料普遍存在的刚性与韧性互斥的问题，使家蚕表皮蛋白与壳聚糖复合薄膜材料在生物医学、电子、包装、能源、环境和光学等领域的柔性电子器件中具有广阔的应用前景。本发明专利技术提升壳聚糖材料机械性能简易且生物友好，值得行业领域推广。值得行业领域推广。

【技术实现步骤摘要】
quinquefasciatus，Cq)；同翅目代表昆虫豌豆长管蚜(Acyrthosiphon pisum，Ap)；膜翅目代表昆虫意大利蜂(Apis mellifera，Am)，蝇蛹金小蜂(Nasonia vitripennis，Nv)；以及虱目代表昆虫人体虱(Pediculus humanus corporis，Phc)。
[0009]以上所述CPAP3表皮蛋白来自不同目的昆虫，并且CPAP3家族蛋白又划分为A1，A2，B，C，D1，D2，E1，E2不同组等，但图9所示的进化树结果显示昆虫表皮蛋白CPAP3能够根据氨基酸序列特征进行很好的分类。因此在以上检验的昆虫物种中，CPAP3家族蛋白在结构域分布和序列相似度上都是高度保守的，推测CPAP3家族蛋白与底物互作的模式也是保守的。
[0010]进一步，所述表皮蛋白BmCPAP3s选自家蚕类围食膜因子表皮蛋白BmCPAP3s。
[0011]家蚕表皮蛋白BmCPAP3s为含有3个几丁质结合结构域的类围食膜因子表皮蛋白，属于CPAP家族。家蚕表皮蛋白BmCPAP3s与壳聚糖结合能力强，能够很好地增强壳聚糖材料的机械性能。
[0012]进一步，所述表皮蛋白BmCPAP3s选自BmCPAP3
‑
A1、BmCPAP3
‑
A2、BmCPAP3
‑
B、BmCPAP3
‑
E1、BmCPAP3
‑
E2、BmCPAP3
‑
C
‑
A、BmCPAP3
‑
Cr/>‑
B、BmCPAP3
‑
D1、BmCPAP3
‑
D2
‑
A、BmCPAP3
‑
D2
‑
B中的至少一种。
[0013]使用ESPript 3.0对家蚕10个CPAP3表皮蛋白的氨基酸序列进行比对，如图10所示，氨基酸序列比对的结果显示家蚕CPAP3表皮蛋白的序列保守序较高，其中参与二硫键形成的半胱氨酸，以及可能参与底物结合的极性氨基酸和芳香族氨基酸的保守性更为明显，推测CPAP3家族表皮蛋白结合底物的模式是一致的。
[0014]进一步优选所述类围食膜因子表皮蛋白BmCPAP3s为BmCPAP3
‑
A1和/或BmCPAP3
‑
C。
[0015]其中，BmCPAP3
‑
A1表皮蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，长度为237个氨基酸。编码BmCPAP3
‑
A1表皮蛋白的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，长度为714个碱基。
[0016]BmCPAP3
‑
C表皮蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示，长度为262个氨基酸。编码BmCPAP3
‑
C表皮蛋白的核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示，长度为786个碱基。
[0017]进一步，对壳聚糖材料的机械性能参考指标不作具体限定。优选机械性能指标选自拉伸强度、韧性、杨氏模量、延伸能力中的一种或多种。
[0018]进一步，在本专利技术提供的技术方案的基础上，所述壳聚糖材料为壳聚糖薄膜材料、壳聚糖多孔材料、壳聚糖支架材料或壳聚糖凝胶，优选为壳聚糖薄膜材料。
[0019]本专利技术通过家蚕表皮蛋白和壳聚糖材料制备的壳聚糖薄膜材料、壳聚糖多孔材料、壳聚糖支架材料、壳聚糖凝胶等，使用的原料均为天然生物材料，具有绿色安全环保、机械性能优异，生物相容性良好等优良性能。壳聚糖薄膜材料可以作为可降解包装材料，减少环境污染；壳聚糖多孔材料可作为生物细胞培养介质，过滤材料等；壳聚糖支架材料可开发作为动植物体内体外移植材料；壳聚糖凝胶可以开发为粘合剂，吸附材料等。
[0020]进一步，在本专利技术提供的技术方案的基础上，所述壳聚糖薄膜材料为家蚕表皮蛋白BmCPAP3
‑
A1和/或BmCPAP3
‑
C与壳聚糖复合薄膜材料。
[0021]所述复合薄膜材料的组合可以分为三种情况：(1)家蚕表皮蛋白BmCPAP3
‑
A1与壳聚糖复合；(2)BmCPAP3
‑
C与壳聚糖复合；(3)家蚕表皮蛋白BmCPAP3
‑
A1和BmCPAP3
‑
C与壳聚糖复合。
[0022]优选所述复合薄膜材料的材料厚度为25
‑
35μm，更优选30μm。优选复合薄膜材料的厚度既可以避免厚度太大造成资源的浪费，又可以避免厚度太小造成的不易制备和容易破
损的问题。
[0023]进一步，所述复合薄膜材料中，家蚕表皮蛋白的含量为1
‑
20wt％，优选1
‑
10wt％，更优选1wt％、5wt％、10wt％。
[0024]在本专利技术的一种实施方式中，BmCPAP3
‑
A1与壳聚糖复合薄膜材料中，BmCPAP3
‑
A1的含量可以为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％；优选1wt％、5wt％、10wt％。
[0025]在本专利技术的一种实施方式中，BmCPAP3
‑
C与壳聚糖复合薄膜材料中，BmCPAP3
‑
C的含量可以为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％；优选1wt％、5wt％、10wt％。
[0026]本专利技术制备的壳聚糖复合薄膜材料，家蚕表皮蛋白与壳聚糖结合能力强，较大幅度地提升了壳聚糖薄膜材料的机械性能(能够显著的提升复合薄膜材料的拉伸强度、韧性、杨氏模量、延伸能力)，克服了传统的纯壳聚糖薄膜材料普遍存在的刚性与韧性互斥的问题，且绿色环保，不会影响壳聚糖通过仿生设计制备的复合薄膜材料在生物医学、电子、包装、能源、环境和光学等领域的柔性电子器件中具有广阔的应用前景。
[0027]通过将壳聚糖与昆虫表皮蛋白混合的方式制备新材料，一方面充分利用了昆虫表皮蛋白的多种生理生化性质，另一方面昆虫表皮蛋白可以通过基因重组的方式获得，克服了现有技术中结构蛋白在制备材料中存在的诸多缺点。
[0028]进一步，在本专利技术提供的技术方案的基础上，所述提升壳聚糖材料机械性能的方法，包括以下步骤：将所述昆虫表皮蛋白CPAP3、截短体、突变体或多肽，或含有其的介质，与壳聚糖或含有其的介质混合的步骤；优选所述家蚕表皮蛋白通过基因重组的方法获得。
[0029]上述制备方法中，介质优选液体，例如家蚕表皮蛋白BmCPAP3s的水溶液或其他能够溶解家蚕本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升壳聚糖材料机械性能的方法，其特征在于，在壳聚糖材料中加入昆虫类围食膜因子表皮蛋白CPAP3，和/或加入所述表皮蛋白CPAP3的功能性截短体、突变体、多肽中的至少一种，得到壳聚糖复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述昆虫选自鳞翅目家蚕、棉铃虫；鞘翅目昆虫赤拟谷盗；双翅目昆虫埃及伊蚊，冈比亚按蚊，黑腹果蝇，致倦库蚊；同翅目昆虫豌豆长管蚜；膜翅目昆虫意大利蜂，蝇蛹金小蜂；虱目昆虫人体虱。3.根据权利要求2所述的方法，所述表皮蛋白CPAP3为家蚕类围食膜因子表皮蛋白BmCPAP3s。4.根据权利要求3所述的方法，所述表皮蛋白BmCPAP3s选自BmCPAP3
‑
A1、BmCPAP3
‑
A2、BmCPAP3
‑
B、BmCPAP3
‑
E1、BmCPAP3
‑
E2、BmCPAP3
‑
C、BmCPAP3
‑
D1、BmCPAP3
‑
D2中的至少一种。5.根据权利要求4所述的方法，所述表皮蛋白BmCPAP3s为BmCPAP3
‑
A1和/或BmCPAP3
‑
C，所述表皮蛋白Bm...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨青，吴楠，
申请(专利权)人：中国农业科学院深圳农业基因组研究所，
类型：发明
国别省市：