[发明专利]一种牛血清白蛋白-蒙脱土纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料领域，更具体地说，涉及一种蛋白质/层状硅酸盐纳米复合材料及其制备方法，特别是牛血清白蛋白/蒙脱土纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

纳米复合材料是近年来材料科学领域研究的热点之一。层状硅酸盐因具有独特的结构和性能在纳米复合材料领域获得广泛的应用，从而形成聚合物/层状硅酸盐(Polymer/Layered Silicate，PLS)纳米复合材料，即利用聚合热或剪切力将层状硅酸盐剥离成纳米结构单元或微区而均匀分散到聚合物基体中，与传统的复合材料相比，它具有以下优点：聚合填充体系质量轻，只需要很少(＜5％)质量分数的无机硅酸盐，即可同时具有高强度、强韧性以及良好的气液阻隔性能；优良的热稳定性及尺寸稳定性；力学性能有望优于纤维增强聚合物体系等。

蒙脱土(Montmorillonite，MMT)具有层纹状结构及非均匀性电性分布，对消化道内的一些病毒、病菌及毒素产生较强的选择性吸附作用。蒙脱土与人体有很好的相容性，对人体也不会产生毒副作用，已成功的应用于医药、化妆品等领域。蒙脱土由于具有吸水性、悬浮性、分散性、粘结性、触变性，使其作为制剂辅料具有乳化、增稠、助悬、吸附的功能，是优良的药用辅料。

活性生物分子(如酶、氨基酸、肽)由于其特殊的物化性质在生物传感、催化、药物缓释、食品加工等领域具有广阔的应用前景，但由于游离活性生物分子存活的温度、pH值范围窄，容易变性和失活，对热、强酸、强碱和有机溶剂均不够稳定，而且价格昂贵，从而阻碍了它们作为一类重要生物材料的进一步研究和应用。因此如何提高活性生物分子的稳定性成为首要问题。

发明内容

本发明的目的是克服游离活性生物分子的存活温度、pH值范围窄，容易变性和失活，对热、强酸、强碱和有机溶剂均不够稳定的缺点，提高蛋白质分子的稳定性，提供一种利用插层结构对蛋白和蒙脱土进行复合的技术方案。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种牛血清白蛋白/蒙脱土纳米复合材料，其中牛血清白蛋白插层在蒙脱土的层间结构之间。在制备过程中，利用溶液插层技术进行制备，即将蒙脱土和牛血清白蛋白放置在缓冲溶液中，利用蒙脱土和牛血清白蛋白所带电荷之间的相互作用，实现牛血清白蛋白对蒙脱土层间结构的插入。

在实施本发明的技术方案时，首先需要考虑牛血清白蛋白的结构特征：牛血清白蛋白(Bovine serum albumin，BSA)是结构相对简单的单肽链蛋白质模型，其等电点pI＝4.8，相对分子质量约为67000。在pH＜pI的酸性环境中，肽链上存在大量的质子化胺基-NH₃⁺，带有大量的正电荷；在pH＞pI的碱性环境中，肽链上存在大量的-COO^-，带有大量的负电荷。

根据蛋白的等电点配缓冲溶液：(1)pH＝4.0的甲酸缓冲溶液的配制：量取适量甲酸加入到一定去离子水中，用NaOH溶液调整pH值达到所需值，缓冲溶液体系为NaCl或CaCl₂，阳离子浓度为0-0.100mol/L。(2)pH＝7.0的缓冲溶液的配制：准确称取3.628gKH₂PO₄和5.679g Na₂HPO₄加入到1000ml去离子水中即可。

在制备过程中，根据需要采用不同的处理剂对蒙脱土(MMT)的层间环境进行改性，即对层间结构进行扩张的同时，使其获得需要的电荷，以方便蛋白的层间插入。最后利用溶液插层技术，将蛋白质和蒙脱土同时放入缓冲溶液中。在缓冲溶液的pH作用下，利用蒙脱土和牛血清白蛋白所带电荷之间的相互作用，从而使蛋白质插层到蒙脱土的层间结构之中。具体来说，可按照下述方法予以制备：

(1)称取蒙脱土，加入去离子水，搅拌后静置，使其溶胀，配制成悬浮液

(2)将处理剂加入到步骤(1)制备的悬浮液中，对MMT层间进行改性

(3)将步骤(2)改性后的MMT置于缓冲溶液中，放置使其进一步溶胀

(4)向将步骤(3)制备的蒙脱土悬浮液中，加入牛血清白蛋白，进行溶液插层，即得到BSA/MMT纳米复合材料

需要说明的是，最后可将已实现插层的复合材料的悬浮液离心分离，收集沉淀，再用去离子水充分洗涤后，干燥至恒重，得到BSA/MMT纳米复合材料。

由于蒙脱土多为钠基蒙脱土(Na⁺-MMT)，可直接对其进行溶胀，然后将其与蛋白质同时放入缓冲溶液中，实现蛋白质插层到蒙脱土的层间结构之中。