[发明专利]一种接枝改性蛋白质的制备方法及其应用

说明书

技术领域

一种接枝改性蛋白质的制备方法及其应用，本发明涉及一种蛋白质的接枝改性方法，尤其涉及将氨基封端的功能性聚合物长链接枝到蛋白质上，以改变各种功能性如：水溶性，表面荷电性和生物相容性等。接枝亲水性氨基封端聚合物的接枝改性蛋白质具有优良的水溶性和乳化性，适用于作为乳化剂。属于接枝改性技术领域。

背景技术

作为一种新型的生物可降解高分子材料，近年来人们对蛋白质如大豆蛋白、小麦蛋白、玉米蛋白、明胶等的改性及材料化应用的研究日益增多。蛋白质在许多工业领域中也有着巨大的潜在用途，例如用于可再生利用的环境友好材料、增强复合材料、包装材料、药品胶囊、粘结剂、乳化剂及军事材料等方面。但是，纯蛋白质的力学性能难以满足作为材料的需要，因此需用物理、化学、生物等方法对其进行改性。

在蛋白质接枝改性这方面，国内外已有一些报道。将聚丙烯腈通过自由基共聚接枝到酪蛋白上，以提高它的溶解性和热性能(J Appl Polym Sci 2000，77，2543-2551)。利用氨基封端的聚乙二醇，接枝到蛋白质上，以提高蛋白质的水溶性和生物相容性(ACS Symp Ser 1997，680，318-41)。在胰凝乳蛋白酶上，利用原子转移自由基聚合，接枝丙烯酸甲酯，以改变胰凝乳蛋白酶的性质(Biomacromolecules，2005，6，3380-3387)。利用巯基乙醇打开大豆分离蛋白的二硫键形成活性点，接枝亲水链，从而提高溶解性(功能高分子学报，2005，18，285-289)。利用硝酸铈铵和过硫酸钾引发大豆分离蛋白接枝苯乙烯，从而提高大豆膜的性能(J Appl Polym Sci 2005，98，1457-1461)。

但这些报道大多集中在采用自由基共聚接枝的方法，自由基共聚接枝需要加热，因而会使蛋白质变性，破坏其部分性能。采用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)催化缩聚接枝法的研究很少有报道，EDC催化缩聚接枝法具有高效，低温，不影响蛋白质其它优良特性等优点，因此采用EDC催化缩聚法对蛋白质进行接枝改性研究具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供了一种温和蛋白质接枝改性的方法，通过对蛋白质的接枝改性，可以改善它的水溶性、荷电性和生物相容性，拓展了蛋白质这类相对廉价、可降解、可再生的绿色资源在各个领域中的应用范围。

本发明的技术方案：一种接枝改性蛋白质的制备方法，工序为：用引发剂、链转移剂和功能性单体制备氨基封端的聚合物；用催化剂和助催化剂将氨基封端的聚合物接枝到蛋白质上；接枝反应24小时后再通过沉淀、离心、乙醇抽提或醇洗、及干燥，将接枝后的接枝改性蛋白质分离出来；

(1)制备氨基封端的聚合物：将单体溶于去离子水中搅拌，并在氮气保护下加入链转移剂和引发剂，单体、链转移剂和引发剂的摩尔比为50∶2-10∶1，然后密封瓶口，转入60℃油浴反应8小时，反应结束后用丙酮沉淀，取杯底沉淀物在30℃烘箱中干燥至恒重，得氨基封端的聚合物备用；

(2)制备接枝改性蛋白质：用pH≈8.5的硼酸缓冲溶液分别溶解氨基封端的聚合物、溶解蛋白质，溶解催化剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)、及溶解辅助催化剂N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，搅拌使其充分溶解，氨基封端的聚合物、蛋白质、EDC、NHS的质量比为250∶250∶1∶3，将磷酸缓冲溶液溶解的上述四种溶液混合，在室温下反应24小时；

(3)接枝改性蛋白质的后处理：用反应液10倍体积的丙酮对反应后溶液进行沉淀，离心8分钟取管底沉淀物，然后用无水乙醇对沉淀物抽提24小时以除去未接枝上的氨基封端聚合物，或用反应液2倍体积的无水乙醇清洗3次以除去未接枝上的氨基封端聚合物，然后将所得接枝物在30℃烘箱中干燥至恒重或冷冻干燥，或者喷雾干燥，得到接枝改性蛋白质。然后将所得接枝物在30℃烘箱中干燥至恒重，得到接枝改性蛋白质。

用本发明方法制备的接枝改性蛋白质的应用，制备的接枝改性蛋白质的表面电荷改变为等电点消失，溶解性和表面疏水性增加，乳化性能改善受pH值影响较小，拓展了接枝改性蛋白材料在生物医用材料，包装膜，化妆品，工业添加剂领域的应用。

按照本发明，功能性单体依据被改性蛋白质所需改善的功能来选择。如果需改善亲水性，可选择亲水性单体如：丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯腈，马来酸酐，2-丙稀酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)，N-异丙基丙烯酰胺等等。如果需改善光敏性，可选择光敏性单体：丙烯酸改性的肉桂酰氯，偶氮类光敏单体等等。