《大豆蛋白功能材料的設計、製備及套用》是依託復旦大學，由陳新擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大豆蛋白功能材料的設計、製備及套用
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳新
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大豆蛋白是一種來源豐富、綠色環保並且可再生的天然高分子資源，但是由於其力學性能較差且對水有較強的敏感性，因此在材料領域中的套用遠沒有纖維素、甲殼素/殼聚糖等多糖類以及絲蛋白、膠原蛋白等蛋白質類天然高分子來得廣泛。本項目擬從大豆蛋白分子鏈構象和聚集態結構出發，在對大豆蛋白進行充分表征的基礎上，通過對其多肽鏈上特定胺基酸殘基進行適當化學改性，在不改變大豆蛋白基本性質的前提下，破壞其原有的球蛋白結構，使其多肽鏈呈現較為伸展的狀態，從根本上提高大豆蛋白材料的力學性能並改善其在水環境下的穩定性。在此基礎上，製備三種大豆蛋白功能材料：(1)用於分離蛋白質或其他生物分子的膜色譜材料；(2)具有pH和電場敏感性的智慧型水凝膠；(3)用於神經或組織修復的多孔支架。本項目的特點在於期望從蛋白質的二級和三級結構入手，有的放矢地開展化學改性工作，設計幾種具有明確功能的大豆蛋白材料，拓展大豆蛋白在材料領域的套用範圍。
結題摘要
本項目的主要研究目標是採用簡單的可控化學合成方法對大豆分離蛋白多肽鏈上的極性胺基酸殘基進行修飾，改變其三級結構，提高其力學性能並降低水敏感性。我們首先選擇將二乙氧磷醯基接枝到大豆分離蛋白多肽鏈中的賴氨酸和精氨酸殘基上。改性後，無論是在乾態還是在濕態下,大豆分離蛋白膜都表現出良好的力學性能，其乾態下的斷裂強度可以達到35 MPa，斷裂伸長率為2.5%；而在濕態下，相應數值為3.8 MPa 和125%。但是這種改性方式在乾態時的斷裂伸長率仍然較低，尚不能滿足在加工處理過程中對於韌性的要求。於是我們選擇了四羥甲基氯化磷（THPC）與多肽鏈中精氨酸及賴氨酸殘基發生反應。改性後的膜在乾態下的斷裂強度和伸長率可以達到10 MPa和25%；濕態下為5 MPa和200%，這說明經THPC改性的大豆分離蛋白膜在韌性和可加工性方面比前一種改性具有更好的表現。 由於前兩種改性方法都是對大豆分離蛋白中的鹼性胺基酸殘基進行改性，我們也嘗試對其中的酸性胺基酸殘基進行改性。用氨基葡萄糖對大豆分離蛋白進行改性後，膜在乾態下的斷裂強度和伸長率為18 MPa和24%，濕態下為1.8 MPa和350%。同時我們發現，這種方法改性後的膜材料仍保持了很好的生物相容性。 在對大豆分離蛋白進行成功化學改性的同時，我們還以大豆分離蛋白為原料，製備了一系列功能材料。首先我們採用大豆分離蛋白誘導合成了金納米材料，並將其與經氨基葡萄糖改性的大豆分離蛋白製備成具有良好濕敏性能的雜化膜，其在乾態下電導率較高，而濕態下電導率很低。接著我們分別製備了大豆分離蛋白-納米銀複合抗菌膜、大豆分離蛋白-氧化葡聚糖水凝膠和可用於光熱治療的大豆分離蛋白-石墨烯複合材料，拓展了大豆分離蛋白在生物醫藥領域的套用。同時，我們還利用了大豆分離蛋白良好的凝膠化性能製備了對銅離子具有高選擇性吸附大豆蛋白/聚乙烯亞胺複合凝膠，開拓了其在廢水處理和重金屬循環利用方面的套用 最後，我們還將研究拓展到了與大豆分離蛋白同屬非生理活性蛋白質的絲蛋白和膠原蛋白方面。
