[发明专利]一种自组装短肽及其制备金纳米线或金纳米膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物材料领域，特别涉及一种新型自组装短肽及其利用该条短肽自组装产物为模板制备金纳米线和金纳米膜的方法。

背景技术

纳米材料由于其纳米尺度接近电子的相干强度，而使得其性质发生巨大的改变，再加上具有很大的比表面积，所以在光学、电学、磁学、导热、催化等方面具有特殊的性能。利用金属纳米颗粒构建纳米结构是现在纳米技术的研究热点之一。如今金纳米材料，比如金纳米颗粒和金纳米膜已经被应用于制造微电子器件、电子晶体管、化学传感器、光学器件等功能元件。金纳米颗粒的大小、形状和电子环境以及金颗粒的空间排布都能改变材料本身的电子特性和光学特性。目前制备有序的金纳米结构的方法多种，主要有光化学法、电沉积法、自组装单分子膜（self-assembled monolayers）和LB（Langmuir-Blodgett）膜法等。但这些方法制备方法复杂，往往需要很高的反应温度或压力，反应条件剧烈，设备也较为昂贵。

自组装短肽是一种新兴的纳米生物材料，它以氨基酸为原料，能够响应特定环境变化而自组装成为纳米级纤维甚至形成水凝胶。21世纪以来，由于自组装短肽系统具有优秀的生物学性能和理化性质，因此已经被广泛地应用于细胞三维培养、药物缓释和组织工程中去。但是以自组装短肽为模板指导金属纳米线，乃至金属纳米膜的制备如今还很少见。

发明内容

本发明的目的是运用纳米短肽自组装技术设计新型自组装短肽，该短肽能够在纯水中通过自组装形成直径10.78±2.1 nm纳米纤维，并在磷酸缓冲液（pH6.0）中有序排列形成纳米短肽薄膜。以该短肽作为金晶体模板成核和生长的模板即可得到金纳米线和金纳米膜。

本发明所述自组装短肽由RADA16-1自组装序列、连接区和富组氨酸序列（HER）片段组成，其氨基酸序列为序列表中SEQ ID NO.1所示，简写为RADA16-HER，其分子量分别为2733.8 g/moL。富组氨酸序列（HER）直接通过酰胺键连接在RADA16-1自组装序列的C端；在组氨酸和RADA16-1自组装序列之间有两个甘氨酸作为间隔，以保证组氨酸不会受到RADA16-1自组装序列肽链的空间影响；所述短肽N端和C端分别进行乙酰化和酰胺化保护。

采用上述自组装短肽作为模板制备金纳米线或金纳米膜的具体步骤为：

（1）在不同溶液体系中的自组装短肽制备；

（2）金离子前体三甲基磷氯金酸（trimethylphosphinchlorogold，ClAuPMe₃）的孵育；

（3）进行pH调节以及水合肼还原反应；

（4）金纳米线和金纳米膜的离心收集。

所述自组装短肽的工作浓度为0.05%（0.5 mg/mL）～0.5% (5 mg/mL)。

所述金离子前体为三甲基磷氯金酸（ClAuPMe₃）。

当进行还原反应时，使用氢氧化钠溶液调节pH9.0；所述还原反应的催化剂为水合肼。

所述自组装短肽在纯水中能够自组装形成纳米纤维，而在pH6.0的磷酸缓冲液中则可以形成纳米纤维薄膜。

本发明中金晶体颗粒可以以富组氨酸序列（HER）为成核核心，晶体的生长在1天之内即可完成，而增加三甲基磷氯金酸的孵育时间能够增加金晶体颗粒的数量。所述金晶体的直径为6.89±1.68 nm的单晶。

上述采用自组装短肽制备而成的金纳米膜能够承受多次折叠而不发生断裂。

本发明具有以下有益效果：提供了一类新型自组装短肽，增加了自组装短肽系列的短肽种类，拓展了自组装短肽的应用范围。操作过程简单，反应条件温和，可通过改变溶液而同时制备金纳米线和金纳米膜。所制备金纳米线和金纳米膜形貌可控，分散性好，结构稳定，可经受超声、离心等处理，可经受多次折叠而不发生断裂。

附图说明

图1是本发明自组装短肽RADA16-HER经纯化后的高效液相色谱（HPLC）图；

图2是本发明自组装短肽RADA16-HER经纯化后的质谱图；

图3是本发明自组装短肽RADA16-HER的圆二色谱（CD）图；

图4是本发明自组装短肽RADA16-HER在纯水中的原子力显微镜（AFM）图；

图5是本发明自组装短肽RADA16-HER在磷酸缓冲液（pH6.0）中的原子力显微镜（AFM）图；