用于催化合成纳米二氧化硅的多肽及纳米二氧化硅和方法

本发明属于分子生物学，具体涉及一种用于催化合成纳米二氧化硅的多肽及纳米二氧化硅和方法。

背景技术：

1、纳米二氧化硅由于具有独特的光学特性，比表面积高、毒性低，应用在催化剂、涂料、食品添加剂、药物载体、生物传感器等各种领域。但传统方法合成纳米二氧化硅需要在高温高压下进行反应，污染较高、合成价格昂贵且涉及有毒材料，急需用有效的天然产物进行替代。

2、硅藻是一种自然界中十分丰富的单细胞藻类，具有独特的硅质细胞壁，由纳米二氧化硅及有机物分子组成，具有独特的微纳米结构，由上壳和下壳组成，形成类似培养皿的结构。硅藻壳比表面积大、吸附能力强，可用作吸附剂和分子筛，其生物相容性强，可用作药物载体，可以解决部分药物在水中溶解度不高的缺陷，也能使药物在体内缓慢释放，得到更好的治疗效果。硅藻对阳光的利用率很高，在新能源电池中也有所应用。

3、硅藻壳具有优良的性质，这是由其纳米结构以及独特的形态决定的。硅藻土是硅藻沉积后经过腐蚀得到的天然硅藻壳，是一种重要的矿产资源，也是目前硅藻壳的主要来源。然而，硅藻土作为一种矿产资源，储量有限，在开发利用过程中需要经过多道工序以除杂，往往会导致污染。目前市场上的硅藻土往往结构不完整，形态小且不均匀，加工后的硅藻土中也可能残留除杂所用的酸等物质，限制了硅藻土的使用。

4、从硅藻壳中提取的多种蛋白质已被证实与硅藻壳的形成有关，且从中设计的多种多肽也被证实可在一定条件下合成纳米二氧化硅，但目前仅有少数多肽得到研究，且并未用于实际生产。因此，目前亟需一种用于合成纳米二氧化硅的新多肽，为纳米二氧化硅的催化合成提供新的方向。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中的不足，并提供一种用于催化合成纳米二氧化硅的多肽及纳米二氧化硅和方法。

2、本发明所采用的具体技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种用于催化合成纳米二氧化硅的多肽，包括多肽硅化一号或硅化二号，上述硅化一号氨基酸序列结构为csskk-n(gsk)-rril，其中n≥1；上述硅化二号氨基酸序列结构如seq id no.2所示。

4、作为优选，上述硅化一号氨基酸序列结构如seq id no.1所示。

5、第二方面，本发明提供一种利用第一方面所述的多肽制备纳米二氧化硅的方法，具体如下：

6、s1：将上述多肽溶于缓冲液中，混合均匀，得到多肽溶液；

7、s2：将硅源溶于水中，添加盐酸溶液，混合均匀后静置，配制得到硅酸溶液；

8、s3：将硅酸溶液和多肽溶液混合均匀，静置至反应完全，经过离心、洗涤和烘干得到纳米二氧化硅。

9、作为优选，上述s1中的缓冲液为磷酸盐缓冲液或tris-hcl缓冲液；磷酸盐缓冲液浓度为50～200mm，tris-hcl缓冲液浓度为25～100mm。

10、作为优选，上述磷酸盐缓冲液由200mm磷酸二氢钠和200mm磷酸氢二钠混合后调节至ph为6-8，并稀释至所需浓度制得。

11、作为优选，上述多肽溶液的浓度为0.5mm。

12、作为优选，上述s2中硅源为四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷；所述硅酸溶液中的硅源浓度为0.25-2m，硅酸溶液中盐酸浓度为1mm。

13、作为优选，上述s3中硅酸溶液和多肽溶液按体积比1:9混合。

14、作为优选，上述s3中离心速度为10000～15000rpm，时间为2-5min，烘干温度为70℃，烘干时间为6h。

15、第三方面，提供一种利用第二方面所述的制备纳米二氧化硅的方法制得的纳米二氧化硅。

16、本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

17、本发明提供的多肽硅化一号在一定条件下能迅速地催化合成纳米二氧化硅，且多肽硅化一号在ph＝6-8范围内均具有催化活性，反应条件适宜时可在5分钟内基本反应完全。与化学合成相比，该多肽催化合成的纳米二氧化硅，反应步骤简单，速率高，且在反应过程中不产生有毒有害物质，对纳米二氧化硅的绿色合成具有重要意义。合成的纳米二氧化硅，形态大小较为均匀，其中残留的有毒有害物质少，使其在生物技术领域，如药物载体、生物传感器等方面具有巨大的应用潜力。

技术特征：

1.一种用于催化合成纳米二氧化硅的多肽，其特征在于，所述多肽为硅化一号或硅化二号，所述硅化一号氨基酸序列结构为csskk-n(gsk)-rril，其中n≥1；所述硅化二号氨基酸序列结构如seq id no.2所示。

2.根据权利要求1所述的用于催化合成纳米二氧化硅的多肽，其特征在于，所述硅化一号氨基酸序列结构如seq id no.1所示为csskkgskgskgskrril。

3.一种利用权利要求1或2所述的多肽制备纳米二氧化硅的方法，其特征在于，具体如下：

4.根据权利要求3所述的制备纳米二氧化硅的方法，其特征在于，所述s1中的缓冲液为磷酸盐缓冲液或tris-hcl缓冲液；所述磷酸盐缓冲液浓度为50～200mm；所述tris-hcl缓冲液浓度为25～100mm。

5.根据权利要求3所述的制备纳米二氧化硅的方法，其特征在于，所述磷酸盐缓冲液由200mm磷酸二氢钠和200mm磷酸氢二钠混合后调节至ph为6-8，并稀释至所需浓度制得。

6.根据权利要求3所述的制备纳米二氧化硅的方法，其特征在于，所述多肽溶液的浓度为0.5mm。

7.根据权利要求3所述的制备纳米二氧化硅的方法，其特征在于，所述s2中硅源为四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷；所述硅酸溶液中的硅源浓度为0.25-2m，硅酸溶液中盐酸浓度为1mm。

8.根据权利要求7所述的制备纳米二氧化硅的方法，其特征在于，所述s3中硅酸溶液和多肽溶液按体积比1:9混合。

9.根据权利要求3所述的制备纳米二氧化硅的方法，其特征在于，所述s3中离心速度为10000～15000rpm，时间为2～5min；所述烘干温度为70℃，烘干时间为6h。

10.一种利用权利要求3～9任一所述的制备纳米二氧化硅的方法制得的纳米二氧化硅。

技术总结
本发明公开了一种用于催化合成纳米二氧化硅的多肽及纳米二氧化硅和方法，属于分子生物学技术领域。本发明提供多肽硅化一号和硅化二号的氨基酸序列结构分别为CSSKK‑n(GSK)‑RRIL(n≥1)和TTKKTGTYTGTKGTKRRIL，还提供了利用上述多肽催化合成制备纳米二氧化硅的方法，通过该方法能够在pH＝6‑8的范围内催化合成纳米二氧化硅，反应步骤简单、速率高，且在反应过程中不产生有毒有害物质，合成的纳米二氧化硅，形态大小均匀，其中残留的有毒有害物质少，使其在生物技术领域，如药物载体、生物传感器等方面具有巨大的应用潜力。

技术研发人员：舒玥璇,傅维琦
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11