[发明专利]一种来源于球形赖氨酸芽孢杆菌的纳米银合成蛋白及其应用

说明书

本发明公开了一种来源于球形赖氨酸芽孢杆菌的纳米银合成蛋白，并公开了该纳米银合成蛋白的具体序列，本发明揭示了球形赖氨酸芽孢杆菌制备纳米银的合成机制，并成功扩增出其相应DNA，经过重组载体和原核表达，可以大量制备具有高效合成生物纳米银能力的细菌，具有极其广阔的应用前景和工业价值。

技术领域

本发明属于蛋白质纯化技术及基因工程技术领域，具体涉及一种来源于球形赖氨酸芽孢杆菌的纳米银合成蛋白及其应用。

背景技术

纳米材料是由纳米粒子组成的固体材料，自80年代纳米材料的概念形成后，这种材料就一直受到人们极大的关注，金属纳米材料是纳米材料的一个重要分支，它以贵金属金、银、铜为代表，其中纳米银的研究结果最多。纳米银材料是一类重要的新型纳米材料，其制备方法主要有物理、化学、生物法三种。随着绿色、环保观念的普及，利用生物系统合成纳米银粒子的生物法备受关注。生物纳米银在生物分子的保护下稳定性和分散性得到了较大提高，具有良好的生物相容性、特殊的理化性质及优异的抗菌、抗炎作用和较低的生物毒性，在生物医用材料领域内具有独特的优势和举足轻重的地位。研究纳米银颗粒的最佳合成条件，深入了解纳米银的合成机制，对于制备更加高效、高产的抗菌银纳米产品意义重大。

纳米银用于癌症诊断：癌症早期诊断有助于控制癌症的发展及肿瘤细胞的扩散，对于癌症的治疗至关重要。纳米银具有局部表面等离子体共振效应(localized surfaceplasmon resonance，LSPR)，即入射光子与纳米银表面自由电子发生共振，在紫外-可见区域具有很强的光吸收和散射能力，其消光谱图除受到纳米银自身的性质如尺寸、形貌、取向等影响外，还与其所处的电介质环境有关。纳米银与生物分子相互作用能够引起局部折射率的微小变化，而这一变化能够非常敏感地反映在纳米银的LSPR消光谱中。这一光学特性使得纳米银能够作为生物传感器将难以检测的生物识别信息转化为可测的LSPR谱峰位移信号。相比传统的免疫检测方法(如酶联免疫吸附剂测定法)，纳米银LSPR生物传感器具有操作简便、响应迅速、无需生物标记的显著优势。

此外，纳米银具有表面增强拉曼散射效应(surface-enhanced Ramanscattering， SERS)，能够使待测物质的拉曼信号产生极大增强，从而实现痕量检测甚至单分子检测。JUN等设计了磁性纳米银核壳型复合纳米材料能够进行癌细胞的靶向、分离以及SERS成像。BAMRUNGSAP等设计了荧光标记适配体耦合Au-Ag纳米棒，实现了对Hela 细胞SERS和荧光检测及成像。

纳米银作为血管生成抑制剂：血管生成在很多疾病(包括癌症)的发生中起着非常重要的作用。

抗菌活性：银会使细菌细胞产生高度的形态和结构改变而导致细胞死亡。纳米银会附着在细菌细胞壁和含硫元素的细胞膜上，一旦与膜结构结合，在膜上的纳米银形成的银-硫相互作用会使膜的半透性发生改变，细胞内容物因为渗透压而流出。一部分的纳米银粒子会进入到细菌内部，与DNA和RNA等含磷结构产生作用，使DNA浓缩，抑制细菌繁殖，而且溶液中的纳米银粒子会释出微量的银离子，抑制细菌中酶的活性和产 ATP相关蛋白质的表达，由于其卓越的抗菌活性，纳米银被广泛应用于医疗器械和耗材中。

抗癌特性：纳米技术最有希望引入医药领域的是改善癌症成像技术和治疗药物的设计标准，在纳米尺度上揭示生物系统的组织、形态和功能，用包埋技术结合纳米银粒子和靶向药物治疗癌症是未来纳米粒子在医药领域的重要研究方向。通过镀膜技术，纳米银粒子能够呈现出一种标准的功能化表面，这种表面可以添加各种基质。例如，用二氧化硅镀膜的纳米银粒子，可以通过稳定的醚键和酯键连接基质，避免了基质被自然代谢的酶分解。