[发明专利]一种交联金属蛋白的环境敏感性凝胶及其应用

权利要求书

1.一种交联金属蛋白的环境敏感性凝胶，其特征在于由环境敏感性凝胶单体或环境敏感性凝胶单体交联形成的骨架和含反应基团的金属蛋白、金属蛋白的金属离子结合域、金属蛋白与金属离子的络合体、金属蛋白的金属离子结合域与金属离子的络合体中的一种或几种共聚而成，所述环境敏感性凝胶包括温度敏感性凝胶、pH敏感性凝胶、离子强度敏感性凝胶、光敏感性水凝胶、电场敏感性水凝胶、磁敏感性水凝胶、化学物质敏感性水凝胶中的一种或几种，所述金属蛋白是能够与过渡金属离子Cd²⁺、Hg²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Mo²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Cu⁺、Cu²⁺、Ag⁺、Au⁺以及Pb²⁺、Bi³⁺、Sb³⁺、As ³⁺、稀土元素金属离子和铀酰离子的一种或几种结合的金属蛋白，所述金属蛋白的金属离子结合域为金属蛋白的金属离子结合域的α螺旋、β折叠和loop结构中的一种或几种。

2.如权利要求1所述的环境敏感性凝胶，其特征在于所述金属蛋白或金属蛋白的金属离子结合域氨基酸序列中的活性基团或经修饰在其氨基酸序列中引入一个或多个游离的活性基团，与环境敏感性凝胶单体或环境敏感性凝胶单体交联形成的骨架共价偶联，所述活性基团选自氨基、羧基、巯基、咪唑、羟基和胍基的一种或多种，所述修饰为将金属蛋白的金属离子结合域中的一个或多个氨基酸替换为赖氨酸、酪氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、半胱氨酸、精氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、天冬氨酸、组氨酸，或者具有活性基团的非天然氨基酸中的一种或几种。

3.如权利要求2所述的环境敏感性凝胶，其特征在于所述活性基团为氨基，所述环境敏感性凝胶单体选自N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺，乙烯基咪唑中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的环境敏感性凝胶，其特征在于所述金属蛋白的金属离子结合域为至少两条来自同种或异种金属蛋白的金属离子结合域的α螺旋和/或β折叠和/或loop结构。

5.如权利要求4所述的环境敏感性凝胶，其特征在于所述α螺旋和/或β折叠和/或loop结构进一步通过柔性肽连接。

6.如权利要求5所述的环境敏感性凝胶，其特征在于所述柔性肽为1~50个富含Gly和/或Ala和/或Ser氨基酸残基的氨基酸序列。

7.如权利要求6所述的环境敏感性凝胶，其特征在于所述金属蛋白的金属离子结合域选自镉离子调控蛋白质CadR和/或铅离子调控蛋白质PbrR的金属结合域的两股α螺旋通过柔性的氨基酸链连接而形成的多肽。

8.如权利要求7所述的环境敏感性凝胶，其特征在于所述多肽如SEQ ID No：1-4所示。

9.如权利要求1-8任一项所述的环境敏感性凝胶在金属离子的富集和去除中的应用。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于所述应用包括污水处理、饮用水净化、血液中金属离子的富集和去除、环境稀有金属离子的富集。

11.一种可逆性捕获和释放金属离子的方法，其特征在于使用权利要求1-8任一项所述的交联金属蛋白的环境敏感性凝胶，利用环境敏感性凝胶随环境变化而收缩和溶胀的特性以调节金属蛋白或其金属离子结合域对金属离子螯合的能力，从而实现对金属离子的可逆性和选择性捕获和释放。