[发明专利]一种新型连续制备可控生物分子晶体的方法

说明书

本发明公开了一种新型连续制备可控生物分子晶体的方法，属于膜科学与技术领域。将改性膜组装至平板膜组件中，搭建动态膜结晶装置，通过改变膜材料、洗脱液浓度、温度、pH值筛选最优的结晶方式，通过控制成核可获得可调控形状的生物分子晶体。新型连续制备可控生物分子晶体的方法不仅解决了生物分子难以结晶的问题，另外新型结晶方法对晶体形状可控，可制得高质量晶体。并且该结晶方法简单，成本低廉，为今后生物大分子结晶提供了一种新的思路。

技术领域

本发明属于膜科学与技术领域，涉及一种新型连续制备可控生物分子晶体的方法。

背景技术

生物分子结晶在药物设计、食品安全、晶体生产、生化研究等方面发挥着重要作用。通过X射线衍射技术确定生物晶体的三维结构，进一步确定蛋白质 /DNA的结构，从而了解其具体功能和作用机制，探明致病机理，进一步设计病理学中有特殊靶点的新型药物。但是生物分子在生物体内不是处于晶态，并且由于自身特点难以形成完美的单晶，能否获得高质量适合于X射线衍射的晶体至关重要。

生物大分子结晶的结晶方式有很多种，例如，(1)分批结晶，在蛋白质溶液中加入适合的结晶剂，从而迅速达到过饱和状态，在溶液中逐渐长出晶体。(2) 液液扩散结晶，两种溶液在界面处发生自由扩散导致蛋白质溶液达到过饱和随后发生结晶。(3)籽晶技术，直接在介稳区加入籽晶或者晶核，可促进晶体成长为比较大的单晶。(4)膜结晶，由于膜表面多孔分布，可以促进非均相成核，加快诱导成核等等。一些新技术的应用可以帮助研究者寻找生物分子结晶规律摸索结晶条件，并最终获得高质量单晶。

膜结晶技术是化工分离以及膜科学领域中的一种新型技术，它的基本原理是通过膜蒸馏来去除溶液中的溶剂到达过饱和状态，从而完成浓缩结晶的目的。通过动态膜结晶装置，改变不同的实验条件，可连续获得不同形状的生物分子晶体。

发明内容

本发明提出一种新型连续制备可控生物分子晶体的方法。本方法在改性膜的基础上，组装膜组件，搭建动态膜结晶装置。通过改变不同的实验条件，获得不同形状的生物分子晶体。

本发明的技术方案：

一种新型连续制备可控生物分子晶体的方法，步骤如下：

(1)将聚乙二醇双丙烯酸酯和N-异丙基丙烯酰胺按照摩尔比1～5:1混合，并加入占复合膜涂膜预聚物0.1～2wt％的光引发剂Irgacure2959，搅拌至溶解完全，得到复合膜涂膜预聚物；选取PP(聚丙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)等机械性能好的疏水微孔膜为基膜，将复合膜涂膜预聚物用刮膜刀均匀铺展于玻璃板和基膜之间，使其达到隔氧状态，控制厚度小于5μm；将玻璃板、复合膜涂膜预聚物、基膜三者形成的整体置于紫外灯下进行紫外光照射交联15～30min，反应完全即得水凝胶复合膜；将水凝胶复合膜从玻璃板上揭下，在去离子水中洗涤除去光引发剂；然后置于40～60℃烘箱中干燥，直至水凝胶复合膜质量不再变化；

(2)将步骤(1)所制膜裁剪成10×10cm²方形膜，装配膜组件；配制 300～400mg/ml氯化镁或氯化钠溶液作为洗脱液，以pH为3～5的20～30mg/ml 生物分子(溶菌酶/尿酸)缓冲溶液作为结晶液；膜置于膜组件中间，用于分离结晶液与洗脱液；由于水凝胶复合膜湿水后溶胀，为维持其性能，使用螺栓及橡胶夹片对膜及膜组件进行加固。

(3)使用硅胶管将膜组件分别与结晶液、洗脱液连接，使用蠕动泵对两种液体进行连续性输送，蠕动泵转速为80～100rpm；反应时间控制在7天，在控温为10～14℃的恒温恒湿箱中进行。交联后的水凝胶复合膜表面具备3D网格结构，为结晶提供支撑。随着蠕动泵的连续性输送，由于渗透原理，水分子通过水凝胶复合膜渗透进入洗脱液；膜结晶液一侧浓度不断上升导致生物分子开始出晶。

结晶结束后通过电镜观察晶体结构形状，通过控制结晶温度、洗脱液浓度、缓冲液pH可以对结晶分子的结构与形貌进行控制进行批量结晶。

本发明的有益效果：