[发明专利]一种类贝壳珍珠层重组蛋白CSCa及其调控制备碳酸钙的方法

说明书

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种类贝壳珍珠层重组蛋白CSCa及其调控制备碳酸钙的方法。所述重组蛋白CSCa由几丁质结合区域、蚕丝蛋白重复序列和钙离子结合区域组成，其用于调控制备碳酸钙的方法为：将几丁质与重组蛋白CSCa溶液混合均匀，待几丁质与重组蛋白CSCa充分结合后，加入NaHCO₃溶液，均匀搅拌后调节pH为8.5～9.5，再加入CaCl₂·2H₂O溶液，搅拌条件下进行矿化反应，得到碳酸钙矿化物。采用本发明方法可以制备得到球文石相碳酸钙，并且在重组蛋白CSCa的作用下，球文石相碳酸钙可以稳定保持一段时间，这在矿化过程中是一个不常见的现象，对于更深层面的理解矿化机制有着很大的促进作用。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种类贝壳珍珠层重组蛋白CSCa及其调控制备碳酸钙的方法。

背景技术

贝壳珍珠层作为一种典型的天然生物矿化材料，其构成含有令人类佩服的特殊组装方式，因而具有高强度、强韧性等优异的机械性能。贝壳珍珠层最突出的力学性能就是它的高韧性，大约是天然文石的3000倍，这主要是由于有机基质在贝壳力学性能设计中起到了重要作用。究其根本原因，是生物体利用其自身对于材料构筑中的强大控制能力，通过细胞的调制作用，在无机矿物内或者矿物晶体间有规律地嵌入生物高分子。虽然其比例很小，但从根本上改变了材料的断裂韧性，从而大大提高了韧性。自然界生物材料的这种形成过程与组成、结构机理，对于现代材料的设计和制备是一个重要的启发。

生物矿化包含着多种蛋白和有机质大分子的相互作用，这些蛋白质或有机质分子在初始成核或稳定矿化形貌上起着模板的作用。近年来，已经有科学家们研究了单种蛋白调控矿物材料的合成方法。比如，Dodenhof等人研究了剪接变体在指导碳酸钙矿化中的作用、Bram研究了PAH在碳酸钙形貌上的作用等。然而，单一蛋白在矿化的特定阶段是有限的。我们根据基因和蛋白质组学知道，在生物矿化过程中，许多基因和蛋白是相互作用的。因此，将具有不同功能的多种蛋白组合起来，构建一个重组蛋白，也许是合成制备材料的一种新方法。

碳酸钙作为一种广泛存在于自然界的生物矿物，已经受到了来自生物矿化领域众多科学家的关注。自然界中有6种碳酸钙矿物具有相同的成分但不同的结构：方解石(calcite)，文石(aragonite)，球文石(vaterite)，一水合碳酸钙(monohydrocalcite)，六水合碳酸钙(hexahydrate-kaite)和无定型碳酸钙(amorphous calcium carbonate)。在这些同素异构体中，方解石、文石和球文石均可作为生物矿物沉淀析出。碳酸钙生物矿物的沉积首先是预成核簇的形成，然后这些预成核簇聚集导致溶液中无定型纳米颗粒成核，随后这些纳米粒子在模板上自组装，在到达临界尺寸之后，形成可以被模板特异性选择的某种晶体结构。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种类贝壳珍珠层重组蛋白CSCa及其调控制备碳酸钙的方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种类贝壳珍珠层重组蛋白CSCa，由几丁质结合区域、蚕丝蛋白重复序列和钙离子结合区域组成，所述几丁质结合区域的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示；所述蚕丝蛋白重复序列的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；所述钙离子结合区域的氨基酸序列如SEQ IDNO.3所示。

编码上述类贝壳珍珠层重组蛋白CSCa的基因，由几丁质结合区域、蚕丝蛋白重复序列和钙离子结合区域组成，所述几丁质结合区域的碱基序列如SEQ ID NO.4所示；所述蚕丝蛋白重复序列的碱基序列如SEQ ID NO.5所示；所述钙离子结合区域的碱基序列如SEQID NO.6所示。

上述类贝壳珍珠层重组蛋白CSCa调控制备碳酸钙的方法，包括如下步骤：