WO2013065651A1 - タンパク質溶液及びこれを用いたタンパク質繊維の製造方法 - Google Patents
タンパク質溶液及びこれを用いたタンパク質繊維の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2013065651A1 WO2013065651A1 PCT/JP2012/077922 JP2012077922W WO2013065651A1 WO 2013065651 A1 WO2013065651 A1 WO 2013065651A1 JP 2012077922 W JP2012077922 W JP 2012077922W WO 2013065651 A1 WO2013065651 A1 WO 2013065651A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- protein
- solution
- solvent
- mass
- fiber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/06—Wet spinning methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/435—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
- C07K14/43504—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from invertebrates
- C07K14/43563—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from invertebrates from insects
- C07K14/43586—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from invertebrates from insects from silkworms
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F4/00—Monocomponent artificial filaments or the like of proteins; Manufacture thereof
- D01F4/02—Monocomponent artificial filaments or the like of proteins; Manufacture thereof from fibroin
Definitions
- the present invention relates to a protein solution containing silk fibroin and a method for producing a protein fiber using the same.
- the protein solution of the present invention is a protein solution in which a protein component containing silk fibroin (hereinafter also referred to as “medium”) is dissolved in a solvent, and the solvent is dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide ( DMF), N, N-dimethylacetamide (DMA) and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) contain at least one polar solvent and an inorganic salt, so that the solubility of the medium is high and the boiling point is high. High-temperature dissolution is possible, safety is high, and the cost of the solvent itself can be reduced. If the solubility of the medium is high and it can be dissolved at a high concentration, the production efficiency of fibers and films can be increased.
- DMSO dimethyl sulfoxide
- DMF N-dimethylformamide
- DMA N-dimethylacetamide
- NMP N-methyl-2-pyrrolidone
- FIG. 1 is an explanatory view showing a manufacturing apparatus in one embodiment of the present invention.
- 2A and 2B are explanatory views showing a production apparatus according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 2A shows a spinning device—first stage stretching apparatus
- FIG. 2B shows a second stage stretching apparatus.
- FIG. 3 is an explanatory view showing a manufacturing apparatus in still another embodiment of the present invention.
- 4A and 4B are explanatory views showing a manufacturing apparatus in still another embodiment of the present invention, in which FIG. 4A shows a spinning device and FIG. 4B shows a drawing device.
- FIG. 5 is a stress-displacement (strain) curve of the single fiber obtained in Example 2 of the present invention.
- FIG. 1 is an explanatory view showing a manufacturing apparatus in one embodiment of the present invention.
- FIG. 2A and 2B are explanatory views showing a production apparatus according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 2A shows a spinning device—first stage stretching apparatus
- solvent (1) selection of polar solvent As specifically described in the Examples, the present inventors have examined what kind of solvent is appropriate as a protein solution in which a protein component containing silk fibroin is dissolved in a solvent. did. As will be described in the examples, dissolution experiments were conducted mainly with polar solvents. As a result, an inorganic salt is added to at least one polar solvent selected from dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMA) and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). It has been found that a solvent containing a high solubility selectively enables high-temperature dissolution.
- DMSO dimethyl sulfoxide
- DMF N-dimethylformamide
- DMA N-dimethylacetamide
- NMP N-methyl-2-pyrrolidone
- the concentration (solubility) of the medium is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and further preferably 6% by mass or more.
- the concentration (solubility) of the medium is preferably 45% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and further preferably 25% by mass or less.
- DMSO has a melting point of 18.4 ° C and a boiling point of 189 ° C
- DMF has a melting point of -61 ° C and a boiling point of 153 ° C.
- Hexafluoroisopropanol (HFIP) used in the conventional method has a boiling point of 59 ° C, hexafluoroacetone (HFAc) The boiling point is much higher than the boiling point -26.5 ° C.
- the polar solvent is used as a polymerization solution and spinning solution for acrylic fibers in general industrial fields, and is also used as a polymerization solvent and dilution solvent for polyimide. Therefore, the cost is low and safety is also confirmed. It is a substance.
- Silk fibroin may be derived from or similar to natural silk fibroin. Natural or domestic silkworms or used or discarded silk fabrics are used as raw materials to remove sericin covering silk fibroin and other fats. A silk fibroin lyophilized powder obtained by purifying the silk fibroin is preferred.
- Examples of the large sputum bookmark thread protein include large bottle-shaped wire spidroins MaSp1 and MaSp2 derived from Nephila clavipes, and ADF3 and ADF4 derived from two-banded spider (Araneus diadematus).
- the polypeptide derived from the large sputum bookmark thread protein includes a mutant, analog or derivative of the large sputum bookmark thread protein.
- polypeptide derived from the large sputum bookmarker protein examples include a polypeptide comprising 2 or more, preferably 5 or more, more preferably 10 or more amino acid sequence units represented by Formula 1: REP1-REP2 (1). Can be mentioned.
- the unit of the amino acid sequence represented by Formula 1: REP1-REP2 (1) may be the same or different.
- the REP1 corresponds to a crystal region forming a crystal ⁇ sheet in the fiber
- the REP2 is an amorphous type that is more flexible in the fiber and largely lacks a regular structure.
- [REP1-REP2] corresponds to a repetitive region (repetitive sequence) composed of a crystal region and an amorphous region, and is a characteristic sequence of a bookmark thread protein.
- polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 is the amino acid sequence of ADF3 in which an amino acid sequence (SEQ ID NO: 4) consisting of an initiation codon, His10 tag and HRV3C protease (Human rhinovirus 3C protease) recognition site is added to the N-terminus ( (NCBI accession number: AAC47010, GI: 1263287), the first to thirteenth repeated regions are increased to be approximately doubled.
- the polypeptide can be produced using a host transformed with an expression vector containing a gene encoding the polypeptide.
- the method for producing the gene is not particularly limited, and a gene encoding a natural spider silk protein is amplified and cloned from a spider-derived cell by polymerase chain reaction (PCR) or the like, or chemically synthesized.
- the method of chemical synthesis of the gene is not particularly limited. For example, AKTA oligopilot plus 10/100 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.) based on the amino acid sequence information of the natural spider silk protein obtained from the NCBI web database. Oligonucleotides automatically synthesized by a company) can be synthesized by ligation by PCR or the like.
- plasmids, phages, viruses and the like that can express proteins from DNA sequences can be used.
- the plasmid type expression vector is not particularly limited as long as the gene of interest can be expressed in the host cell and can be amplified by itself.
- Escherichia coli Rosetta (DE3) is used as a host
- a pET22b (+) plasmid vector, a pCold plasmid vector, or the like can be used.
- the host for example, animal cells, plant cells, microorganisms and the like can be used.
- An undrawn yarn is obtained by extruding the spinning solution into a coagulating solution.
- the extrusion speed is preferably 0.2 to 2.4 ml / h per hole. Within this range, spinning is stable.
- a more preferable extrusion rate is 0.6 to 2.2 ml / h per hole.
- the length of the coagulation liquid tank is preferably 200 to 500 mm
- the undrawn yarn take-up speed is preferably 1 to 3 m / min
- the residence time is preferably 0.01 to 0.15 min. If it is this range, solvent removal can be performed efficiently. Stretching (pre-stretching) may be performed in the coagulating liquid. However, in consideration of evaporation of the lower alcohol, it is preferable to keep the coagulating liquid at a low temperature and take it up in an unstretched yarn state.
- the spinning / drawing device 60 includes an extrusion device 61, an undrawn yarn manufacturing device 62, and a dry heat drawing device 63.
- the spinning solution 66 is stored in a storage tank 67 and pushed out from a base 69 by a gear pump 68. In the lab scale, the spinning solution may be filled into a cylinder and extruded from a nozzle using a syringe pump.
- the extruded spinning solution has an air gap 73 or is directly supplied into the coagulating liquid 71 in the coagulating liquid tank 72 to remove the solvent.
- it is supplied to the dry heat drawing device 77 and drawn in the yarn path 78 to obtain a wound body 64.
- the draw ratio is determined by the speed ratio between the supply nip roller 75 and the take-up nip roller 76.
- 74a to 74f are thread guides.
- FIG. 4A and 4B are explanatory views of an example in which spinning and drawing are separated.
- 4A shows a spinning device 80
- FIG. 4B shows a drawing device 90.
- the yarn may be wound up in each device or may be stored in the container without being wound up.
- the spinning device 80 the spinning solution 82 is placed in the microsyringe 81, moved in the direction of arrow P using a syringe pump, the spinning solution 82 is pushed out from the nozzle 83, and the coagulating solution 85 in the coagulating solution tank 84 is discharged.
- the unwound yarn wound body 86 is supplied.
- EDC and DIC are preferable because they have a high amide bond forming ability of peptide chains and easily undergo a crosslinking reaction.
- the cross-linking treatment may be performed by adding a cross-linking agent to the dope solution, or by applying a cross-linking agent to the drawn yarn and performing cross-linking by vacuum heat drying.
- a 100% product of the crosslinking agent may be applied to the fiber, or may be diluted with a lower alcohol having 1 to 5 carbon atoms or a buffer solution and applied to the fiber at a concentration of 0.005 to 10% by mass.
- the treatment conditions are preferably a temperature of 20 to 45 ° C. and a time of 3 to 42 hours. Strength, toughness, chemical resistance, and the like can be increased by a crosslinking treatment with a crosslinking agent.
- PCR reaction was performed using ADF3Kai as a template and an Xba I Rep primer (SEQ ID NO: 10) and a T7 terminator primer (SEQ ID NO: 11), and the sequence of the 3 ′ half of the gene sequence of ADF3Kai (hereinafter referred to as sequence B and The fragment was recombined into a pUC118 vector previously treated with Xba I and EcoR I using a Mighty Cloning Kit (Takara Bio Inc.).
- IPTG isopropyl- ⁇ -thiogalactopyranoside
- the culture solution was centrifuged to recover the cells.
- a protein solution prepared from a culture solution before and after IPTG addition was run on a polyacrylamide gel, a band of a target size (about 101.1 kDa) was observed depending on the addition of IPTG, and the target protein was It was confirmed that it was expressed.
- E. coli expressing the ADF3Kai-Large-NRSH1 protein was stored in a freezer ( ⁇ 20 ° C.).
- the protein solution of the present invention and the protein fiber using the same can be suitably used for resin or metal reinforcing fibers, composite materials, injection molding and the like.
- the application can be applied to transportation equipment members such as automobiles and reinforcing fibers for tires. Furthermore, it can be applied to surgical threads, masks, filters, wound dressings, regenerative medical sheets, biosheets and the like. Applicable to woven fabrics, knitted fabrics, braided fabrics, nonwoven fabrics, etc.
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Zoology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Insects & Arthropods (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Abstract
本発明のタンパク質溶液は、絹フィブロインを含むタンパク質成分を溶媒に溶解させたタンパク質溶液であって、前記溶媒は、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド及びN-メチル-2-ピロリドンから選ばれる少なくとも一つの極性溶媒及び無機塩を含む。本発明の繊維の製造方法は、前記のタンパク質溶液をドープ液として使用し、口金から脱溶媒槽の凝固液に押し出し、前記ドープ液から溶媒を脱離させるとともに繊維形成して未延伸糸とし、タンパク質繊維を得る。これにより媒質の溶解性が高く、沸点が高くて高温溶解が可能であり、安全性も高く、溶媒自体のコストが安い絹フィブロインを含むタンパク質溶液及びこれを用いたタンパク質繊維の製造方法を提供する。
Description
本発明は絹フィブロインを含むタンパク質溶液及びこれを用いたタンパク質繊維の製造方法に関する。
絹フィブロインを用いた人造絹糸繊維は、再生絹繊維として従来から知られている。特許文献1には溶媒としてヘキサフルオロアセトン(HFAc)水和物を使用することが記載され、特許文献2にはヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)を使用することが記載され、特許文献3には水、蟻酸、ヘキサフルオロアセトン(HFAc)水和物、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)を使用することが記載されている。
しかし、従来の絹フィブロインを溶解するのに使用する溶媒は、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)やヘキサフルオロアセトン(HFAc)のように高価であったり、水や蟻酸のように溶解し難かったり、HFIPなどでは安全性に問題があった。
本発明は前記従来の問題を解決するため、媒質の溶解性が高く、沸点が高くて高温溶解が可能であり、安全性も高く、溶媒自体のコストが安い絹フィブロインを含むタンパク質溶液及びこれを用いたタンパク質繊維の製造方法を提供する。
本発明のタンパク質溶液は、絹フィブロインを含むタンパク質成分を溶媒に溶解させたタンパク質溶液であって、前記溶媒は、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド及びN-メチル-2-ピロリドンから選ばれる少なくとも一つの極性溶媒及び無機塩を含むことを特徴とする。
本発明のタンパク質繊維の製造方法は、前記のタンパク質溶液をドープ液として使用した絹フィブロインを含むタンパク質繊維の製造方法であって、前記ドープ液を口金から脱溶媒槽の凝固液に押し出し、前記ドープ液から溶媒を脱離させるとともに繊維形成して未延伸糸とし、タンパク質繊維を得ることを特徴とする。
本発明のタンパク質溶液は、絹フィブロイン(以下「媒質」ともいう。)を含むタンパク質成分を溶媒に溶解させたタンパク質溶液であって、溶媒は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMA)及びN-メチル-2-ピロリドン(NMP)から選ばれる少なくとも一つの極性溶媒と無機塩を含むことにより、媒質の溶解性が高く、沸点が高くて高温溶解が可能であり、安全性も高く、溶媒自体のコストを安くすることができる。媒質の溶解性が高く、高い濃度で溶解できれば、繊維やフィルムの生産効率を上げることができる。沸点が高く、高温溶解が可能であると、ドープ液調整作業を効率化できる。安全性が高いと、生産作業性を上げられるほか、用途展開も広げられる。さらに本発明の溶液は可紡性もあり、湿式紡糸、キャストフィルム等にも有用である。
1.溶媒
(1)極性溶媒の選択
本発明者らは、実施例で具体的に説明するように、絹フィブロインを含むタンパク質成分を溶媒に溶解させたタンパク質溶液として、どのような溶媒が適切かを検討した。実施例で説明するように、主として極性溶媒を選んで溶解実験をした。その結果、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMA)及びN-メチル-2-ピロリドン(NMP)から選ばれる少なくとも一つの極性溶媒に無機塩を含む溶媒であれば、選択的に溶解度が高く、高温溶解が可能であることがわかった。タンパク質溶液を100質量%としたとき、媒質の濃度(溶解度)は3質量%以上であることが好ましく、より好ましくは5質量%以上であり、さらに好ましくは6質量%以上である。また、タンパク質溶液を100質量%としたとき、媒質の濃度(溶解度)は45質量%以下であることが好ましく、より好ましくは30質量%以下であり、さらに好ましくは25質量%以下である。DMSOは融点18.4℃、沸点189℃、DMFは融点-61℃、沸点153℃であり、従来法で使用されているヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)の沸点59℃、ヘキサフルオロアセトン(HFAc)の沸点-26.5℃に比べると、沸点ははるかに高い。また、前記極性溶媒は、一般産業分野においてもアクリル繊維の重合、紡糸液として使用され、ポリイミドの重合溶媒や希釈溶媒としても使用されていることから、コストも安く、安全性も確認されている物質である。
(1)極性溶媒の選択
本発明者らは、実施例で具体的に説明するように、絹フィブロインを含むタンパク質成分を溶媒に溶解させたタンパク質溶液として、どのような溶媒が適切かを検討した。実施例で説明するように、主として極性溶媒を選んで溶解実験をした。その結果、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMA)及びN-メチル-2-ピロリドン(NMP)から選ばれる少なくとも一つの極性溶媒に無機塩を含む溶媒であれば、選択的に溶解度が高く、高温溶解が可能であることがわかった。タンパク質溶液を100質量%としたとき、媒質の濃度(溶解度)は3質量%以上であることが好ましく、より好ましくは5質量%以上であり、さらに好ましくは6質量%以上である。また、タンパク質溶液を100質量%としたとき、媒質の濃度(溶解度)は45質量%以下であることが好ましく、より好ましくは30質量%以下であり、さらに好ましくは25質量%以下である。DMSOは融点18.4℃、沸点189℃、DMFは融点-61℃、沸点153℃であり、従来法で使用されているヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)の沸点59℃、ヘキサフルオロアセトン(HFAc)の沸点-26.5℃に比べると、沸点ははるかに高い。また、前記極性溶媒は、一般産業分野においてもアクリル繊維の重合、紡糸液として使用され、ポリイミドの重合溶媒や希釈溶媒としても使用されていることから、コストも安く、安全性も確認されている物質である。
(2)溶解促進剤
前記極性溶媒には溶解促進剤として無機塩を加える。無機塩としては、アルカリ金属ハロゲン化物(例えばLiCl,LiBrなど)、アルカリ土類金属ハロゲン化物(例えばCaCl2)、アルカリ土類金属硝酸塩(例えばCa(NO3)2など)、チオシアン酸塩(例えばNaSCNなど)から選ばれる少なくとも一つである。溶媒を100質量%としたとき、無機塩の割合は0.1~20質量%の範囲が好ましい。
前記極性溶媒には溶解促進剤として無機塩を加える。無機塩としては、アルカリ金属ハロゲン化物(例えばLiCl,LiBrなど)、アルカリ土類金属ハロゲン化物(例えばCaCl2)、アルカリ土類金属硝酸塩(例えばCa(NO3)2など)、チオシアン酸塩(例えばNaSCNなど)から選ばれる少なくとも一つである。溶媒を100質量%としたとき、無機塩の割合は0.1~20質量%の範囲が好ましい。
(3)溶媒の純度、添加物
溶媒は、さらにアルコール及び/又は水を含んでも良い。溶媒を100質量%としたとき、前記極性溶媒と無機塩の割合が20質量%以上100質量%以下であり、残余はアルコールを含んでも良い。前記においてアルコールとは炭素数1~6の低級アルコールが好ましい。さらに好ましくは、メタノール、エタノール又は2-プロパノールである。
溶媒は、さらにアルコール及び/又は水を含んでも良い。溶媒を100質量%としたとき、前記極性溶媒と無機塩の割合が20質量%以上100質量%以下であり、残余はアルコールを含んでも良い。前記においてアルコールとは炭素数1~6の低級アルコールが好ましい。さらに好ましくは、メタノール、エタノール又は2-プロパノールである。
水を含む場合は、溶媒を100質量%としたとき、前記極性溶媒と無機塩の割合が10質量%以上100質量%以下であり、残余は水を含んでも良い。水とアルコールを混合しても良い。
2.タンパク質成分
タンパク質成分は絹フィブロイン100質量%でもよいし、絹フィブロインとその他のポリペプチドの混合物であっても良い。絹フィブロイン以外のポリペプチドとしては、応力や破断伸度等の特性に優れるクモ糸タンパク質に由来するポリペプチドが好ましい。すなわち、前記タンパク質成分を100質量%としたとき、質量比で絹フィブロイン:クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドが100:0~10:90であるのが好ましい。前記の範囲であれば好ましい可紡性があり、両成分は剥離することなく親和性が良好であり、ハイブリッド繊維となり、応力が高く適度な破断伸度があるタンパク質繊維となる。
タンパク質成分は絹フィブロイン100質量%でもよいし、絹フィブロインとその他のポリペプチドの混合物であっても良い。絹フィブロイン以外のポリペプチドとしては、応力や破断伸度等の特性に優れるクモ糸タンパク質に由来するポリペプチドが好ましい。すなわち、前記タンパク質成分を100質量%としたとき、質量比で絹フィブロイン:クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドが100:0~10:90であるのが好ましい。前記の範囲であれば好ましい可紡性があり、両成分は剥離することなく親和性が良好であり、ハイブリッド繊維となり、応力が高く適度な破断伸度があるタンパク質繊維となる。
絹フィブロインとしては、天然型絹フィブロインに由来又は類似するものであればよく、天然もしくは家蚕の繭または中古や廃棄のシルク生地を原料とし、絹フィブロインを覆うセリシンや、その他の脂肪分などを除去した絹フィブロインを精製し、絹フィブロイン凍結乾燥粉末としたものが好ましい。
本発明においては、クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドとしては、特に限定されず、例えば天然型クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドを用いることができる。前記ポリペプチドは、天然型クモ糸タンパク質に由来するものであればよく、特に限定されず、天然型クモ糸タンパク質や組換えクモ糸タンパク質、例えば天然型クモ糸タンパク質の変異体、類似体又は誘導体などを含む。前記ポリペプチドは、強靭性に優れるという観点からクモの大瓶状線で産生される大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチドであることが好ましい。前記大吐糸管しおり糸タンパク質としては、アメリカジョロウグモ(Nephila clavipes)に由来する大瓶状線スピドロインMaSp1やMaSp2、二ワオニグモ(Araneus diadematus)に由来するADF3やADF4などが挙げられる。前記大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチドは、大吐糸管しおり糸タンパク質の変異体、類似体又は誘導体などを含む。
前記大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチドとしては、式1:REP1-REP2(1)で示されるアミノ酸配列の単位を2以上、好ましくは5以上、より好ましくは10以上含むポリペプチドが挙げられる。なお、前記大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチドにおいて、式1:REP1-REP2(1)で示されるアミノ酸配列の単位は、同一であってもよく、異なっていてもよい。上記大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチドは、大腸菌等の微生物を宿主とした組み換えタンパク質生産を行う場合、生産性の観点から、分子量が500kDa以下であることが好ましく、より好ましくは300kDa以下であり、さらに好ましくは200kDa以下である。
前記式1において、REP1は、ポリアラニンを意味している。前記REP1において、連続して並んでいるアラニンは、2残基以上であることが好ましく、より好ましくは3残基以上であり、さらに好ましくは4残基以上であり、特に好ましくは5残基以上である。また、前記REP1において、連続して並んでいるアラニンは、20残基以下であることが好ましく、より好ましくは16残基以下であり、さらに好ましくは12残基以下であり、特に好ましくは10残基以下である。前記式1において、REP2は、10~200残基のアミノ酸からなるアミノ酸配列であり、前記アミノ酸配列中に含まれるグリシン、セリン、グルタミン及びアラニンの合計残基数がアミノ酸残基数全体に対して40%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上である。
大吐糸管しおり糸において、前記REP1は、繊維内で結晶βシートを形成する結晶領域に該当し、前記REP2は、繊維内でより柔軟性があり大部分が規則正しい構造を欠いている無定型領域に該当する。そして、前記[REP1-REP2]は、結晶領域と無定型領域からなる繰り返し領域(反復配列)に該当し、しおり糸タンパク質の特徴的配列である。
前記式1:REP1-REP2(1)で示されるアミノ酸配列の単位を2以上含むポリペプチドとしては、例えば、配列番号1~3のいずれかに示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドを用いることができる。配列番号1に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、N末端に開始コドン、His10タグ及びHRV3Cプロテアーゼ(Human rhinovirus 3Cプロテアーゼ)認識サイトからなるアミノ酸配列(配列番号4)を付加したADF3のアミノ酸配列(NCBIアクセッション番号:AAC47010、GI:1263287)において、第1~13番目の反復領域をおよそ2倍になるように増やすとともに、翻訳が第1154番目アミノ酸残基で終止するように変異させたものである。配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、ADF3の部分的なアミノ酸配列(GI:1263287、NCBIアクセッション番号)のN末端に開始コドン、His10タグ及びHRV3Cプロテアーゼ(Human rhinovirus 3Cプロテアーゼ)認識サイトからなるアミノ酸配列(配列番号4)を付加したものである。配列番号3に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、N末端に開始コドン、His10タグ及びHRV3Cプロテアーゼ(Human rhinovirus 3Cプロテアーゼ)認識サイトからなるアミノ酸配列(配列番号4)を付加したADF3のアミノ酸配列(NCBIアクセッション番号:AAC47010、GI:1263287)において、第1~13番目の反復領域をおよそ2倍になるように増したものである。
また、前記式1:REP1-REP2(1)で示されるアミノ酸配列の単位を2以上含むポリペプチドとしては、、例えば配列番号1~3のいずれかに示されるアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、結晶領域と無定型領域からなる繰り返し領域を有するタンパク質を用いることができる。本発明において、「1若しくは複数個」とは、例えば、1~40個、1~35個、1~30個、1~25個、1~20個、1~15個、1~10個、又は1若しくは数個を意味する。また、本発明において、「1若しくは数個」は、1~9個、1~8個、1~7個、1~6個、1~5個、1~4個、1~3個、1~2個、又は1個を意味する。
前記ポリペプチドは、ポリペプチドをコードする遺伝子を含有する発現ベクターで形質転換した宿主を用いて製造することができる。遺伝子の製造方法は特に制限されず、天然型クモ糸タンパク質をコードする遺伝子をクモ由来の細胞からポリメラーゼ連鎖反応(PCR)などで増幅しクローニングするか、若しくは化学的に合成する。遺伝子の化学的な合成方法も特に制限されず、例えば、NCBIのウェブデータベースなどより入手した天然型クモ糸タンパク質のアミノ酸配列情報をもとに、AKTA oligopilot plus 10/100(GEヘルスケア・ジャパン株式会社)などで自動合成したオリゴヌクレオチドをPCRなどで連結して合成することができる。この際に、タンパク質の精製や確認を容易にするため、上記のアミノ酸配列のN末端に開始コドン及びHis10タグからなるアミノ酸配列を付加したアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子を合成してもよい。
上記発現ベクターとしては、DNA配列からタンパク質を発現し得るプラスミド、ファージ、ウイルスなどを用いることができる。上記プラスミド型発現ベクターとしては、宿主細胞内で目的の遺伝子が発現し、かつそれ自体が増幅することのできるものであればよく、特に限定されない。例えば宿主として大腸菌Rosetta(DE3)を用いる場合は、pET22b(+)プラスミドベクター、pColdプラスミドベクターなどを用いることができる。中でも、タンパク質の生産性の観点から、pET22b(+)プラスミドベクターを用いることが好ましい。上記宿主としては、例えば動物細胞、植物細胞、微生物などを用いることができる。
本発明で使用するクモ糸タンパク質に由来するポリペプチドは、ニワオニグモ(Araneus diadematus)の2つの主要なしおり糸タンパク質の一つであるADF3由来のポリペプチドであることが好ましい。このポリペプチドは強伸度及びタフネスが基本的に高く、合成し易いことも利点として挙げられる。
3.タンパク質溶液
タンパク質を含む溶液は、ドープ液として用いることができる。ドープ液は例えば湿式紡糸、エレクトロンスピニング、キャストフィルム液などに有用である。ドープ液は、タンパク質成分に前記溶媒を加え、紡糸できる粘度に調整して作製する。溶媒は、前記極性溶媒と無機塩を含む。或いは、溶媒は、前記極性溶媒と無機塩に加え、前記アルコール及び/又は水を含んでも良い。例えば溶液粘度を100~10,000cP(センチポイズ)とする。溶液粘度の測定方法は、例えば京都電子工業社製の商品名“EMS粘度計”を使用して測定する。なお、本発明のポリペプチドの溶液は、不可避的な含有成分、例えば絹フィブロインやクモ糸タンパク質に由来するポリペプチドに含まれている夾雑物などを含んでも良い。
タンパク質を含む溶液は、ドープ液として用いることができる。ドープ液は例えば湿式紡糸、エレクトロンスピニング、キャストフィルム液などに有用である。ドープ液は、タンパク質成分に前記溶媒を加え、紡糸できる粘度に調整して作製する。溶媒は、前記極性溶媒と無機塩を含む。或いは、溶媒は、前記極性溶媒と無機塩に加え、前記アルコール及び/又は水を含んでも良い。例えば溶液粘度を100~10,000cP(センチポイズ)とする。溶液粘度の測定方法は、例えば京都電子工業社製の商品名“EMS粘度計”を使用して測定する。なお、本発明のポリペプチドの溶液は、不可避的な含有成分、例えば絹フィブロインやクモ糸タンパク質に由来するポリペプチドに含まれている夾雑物などを含んでも良い。
4.湿式紡糸-延伸
(1)湿式紡糸
紡糸は湿式紡糸を採用する。これにより、ポリマーを溶解させた溶媒を除去し(脱溶媒又は凝固ともいう)、未延伸糸を得る。湿式紡糸に使用する凝固液は、脱溶媒できる溶液であればどのようなものでも良い。溶媒を除去し、繊維形成させるための凝固液はメタノール、エタノール、2-プロパノールなどの炭素数1~5の低級アルコール又はアセトンを使用するのが好ましい。適宜水を加えても良い。凝固液の温度は3~30℃が好ましい。前記の範囲であれば紡糸は安定する。前記紡糸液を凝固液に押し出すことにより、未延伸糸が得られる。直径0.1~0.6mmのノズルを有するシリンジポンプの場合、押し出し速度は1ホール当たり、0.2~2.4ml/hが好ましい。この範囲であれば紡糸は安定する。さらに好ましい押し出し速度は1ホール当たり、0.6~2.2ml/hである。凝固液槽の長さは200~500mm、未延伸糸の引き取り速度は1~3m/min、滞留時間は0.01~0.15minが好ましい。この範囲であれば脱溶媒が効率よくできる。凝固液において延伸(前延伸)をしても良いが、低級アルコールの蒸発を考えると凝固液を低温に維持し、未延伸糸の状態で引き取るのが好ましい。
(1)湿式紡糸
紡糸は湿式紡糸を採用する。これにより、ポリマーを溶解させた溶媒を除去し(脱溶媒又は凝固ともいう)、未延伸糸を得る。湿式紡糸に使用する凝固液は、脱溶媒できる溶液であればどのようなものでも良い。溶媒を除去し、繊維形成させるための凝固液はメタノール、エタノール、2-プロパノールなどの炭素数1~5の低級アルコール又はアセトンを使用するのが好ましい。適宜水を加えても良い。凝固液の温度は3~30℃が好ましい。前記の範囲であれば紡糸は安定する。前記紡糸液を凝固液に押し出すことにより、未延伸糸が得られる。直径0.1~0.6mmのノズルを有するシリンジポンプの場合、押し出し速度は1ホール当たり、0.2~2.4ml/hが好ましい。この範囲であれば紡糸は安定する。さらに好ましい押し出し速度は1ホール当たり、0.6~2.2ml/hである。凝固液槽の長さは200~500mm、未延伸糸の引き取り速度は1~3m/min、滞留時間は0.01~0.15minが好ましい。この範囲であれば脱溶媒が効率よくできる。凝固液において延伸(前延伸)をしても良いが、低級アルコールの蒸発を考えると凝固液を低温に維持し、未延伸糸の状態で引き取るのが好ましい。
(2)延伸
延伸は一段延伸でもよいし、2段以上の多段延伸でもよい。多段延伸は応力が高くなる利点がある。
延伸は一段延伸でもよいし、2段以上の多段延伸でもよい。多段延伸は応力が高くなる利点がある。
図1~2は多段延伸の例であり、図1は紡糸と延伸の連続工程を示している。紡糸延伸装置10は、押し出し装置1と、未延伸糸製造装置2と、湿熱延伸装置3と、乾熱延伸装置4を含む。紡糸液6は貯槽7に貯蔵され、ギアポンプ8を用いて口金9から押し出す。ラボスケールにおいては、紡糸液をシリンダーに充填し、シリンジポンプを用いてノズルから押し出しても良い。押し出された紡糸液は、エアギャップ19を有するか又は直接、凝固液槽20の凝固液11内に供給し、溶媒を除去する。次いで延伸浴槽21内の温水12内に供給し、1段目延伸する。延伸倍率は供給ニップローラ13と引き取りニップローラ14との速度比によって決まる。次いで乾熱延伸装置17に供給し、糸道22内で2段目延伸し、巻糸体5とする。延伸倍率は供給ニップローラ15と引き取りニップローラ16との速度比によって決まる。18a~18fは糸ガイドである。
図2A-Bは2段延伸の例である。図2Aは紡糸装置30及び1段目延伸装置40、図2Bは2段目延伸装置50を示す。それぞれの装置ごとに糸を巻き取るかまたは巻き取らずに容器に溜めてもよい。紡糸装置30においては、マイクロシリンジ31内に紡糸液32を入れておき、シリンジポンプを用いて矢印P方向に移動させ、ノズル33から紡糸液32を押し出し、凝固液槽34内の凝固液35に供給し、未延伸糸36とする。続いて1段目延伸装置40においては、未延伸糸36を延伸浴槽37内の温水38内に供給し、1段目延伸し、1段目延伸糸の巻糸体39とする。延伸倍率は供給ニップローラ41と引き取りニップローラ42との速度比によって決まる。次いで巻糸体39から1段目延伸糸を引き出し、乾熱延伸装置43に供給し、糸道47内で2段目延伸する。延伸倍率は供給ニップローラ45と引き取りニップローラ46との速度比によって決まる。次いで延伸糸を巻糸体44に巻き取る。
図3~4は一段延伸の例であり、図3は連続工程を示している。紡糸延伸装置60は、押し出し装置61と、未延伸糸製造装置62と、乾熱延伸装置63を含む。紡糸液66は貯槽67に貯蔵され、ギアポンプ68により口金69から押し出す。ラボスケールにおいては、紡糸液をシリンダーに充填し、シリンジポンプを用いてノズルから押し出しても良い。押し出された紡糸液は、エアギャップ73を有するか又は直接、凝固液槽72の凝固液71内に供給し、溶媒を除去する。次いで乾熱延伸装置77に供給し、糸道78内で延伸し、巻糸体64とする。延伸倍率は供給ニップローラ75と引き取りニップローラ76との速度比によって決まる。74a~74fは糸ガイドである。
図4A-Bは紡糸と延伸を分離した例の説明図である。図4Aは紡糸装置80、図4Bは延伸装置90を示す。それぞれの装置ごとに糸を巻き取るかまたは巻き取らずに容器に溜めてもよい。紡糸装置80においては、マイクロシリンジ81内に紡糸液82を入れておき、シリンジポンプを用いて矢印P方向に移動させ、ノズル83から紡糸液82を押し出し、凝固液槽84内の凝固液85に供給し、未延伸糸の巻糸体86とする。次に延伸装置90においては、巻糸体86から未延伸糸を引き出し、乾熱延伸装置89に供給し、糸道91内で延伸する。延伸倍率は供給ニップローラ87と引き取りニップローラ88との速度比によって決まる。次いで延伸糸を巻糸体92に巻き取る。これにより延伸糸を得る。
本発明方法においては、乾熱加熱延伸の前に予め湯浴延伸をしておくこともできる。湯浴延伸により、さらに分子配向を進めることができる。湯浴延伸は、絹フィブロインとクモ糸タンパク質との混合(ハイブリッド)繊維にも有用である。湯浴延伸の条件は30~90℃、延伸倍率1.05~6倍が好ましい。
湿式紡糸-延伸で得られるタンパク質繊維は、直径が5~100μmの範囲であることが好ましい。前記の範囲であれば安定して繊維を得ることができる。より好ましい繊維直径は8~50μmの範囲、さらに好ましくは20~40μmの範囲である。湿式紡糸-延伸で得られるタンパク質繊維は、断面が円形とは限らず様々な形状を含むため、断面を円形と想定した場合の平均径をいう。
5.キャストフィルム
本発明のタンパク質溶液はドープ溶液としてキャストフィルムにすることもできる。例えばガラス板のようなドープ液中の溶媒に耐性のある平板にドープ液を所定の厚さにキャストし、前記キャスト膜から溶媒を脱離させてタンパク質フィルムを得る。ドープ液を所定の厚さにキャストするには、ドクターコート、ナイフコーターなどの冶具を用いて数ミクロン以上の厚さにキャストし、その後減圧乾燥又は脱溶媒槽への浸漬により溶媒を脱離することにより得る。
本発明のタンパク質溶液はドープ溶液としてキャストフィルムにすることもできる。例えばガラス板のようなドープ液中の溶媒に耐性のある平板にドープ液を所定の厚さにキャストし、前記キャスト膜から溶媒を脱離させてタンパク質フィルムを得る。ドープ液を所定の厚さにキャストするには、ドクターコート、ナイフコーターなどの冶具を用いて数ミクロン以上の厚さにキャストし、その後減圧乾燥又は脱溶媒槽への浸漬により溶媒を脱離することにより得る。
6.架橋
本発明のタンパク質繊維又はフィルムは、ポリペプチド分子間を化学的に架橋させてもよい。ポリペプチドの架橋に使える官能基は、例えばアミノ基、カルボキシル基、チオール基、ヒドロキシ基等があるが、これに限定されるものではない。ポリペプチドに含まれるリジン側鎖のアミノ基は、グルタミン酸若しくはアスパラギン酸側鎖のカルボキシル基と脱水縮合によりアミド結合で架橋できる。架橋は真空加熱下で脱水縮合反応を行なっても良いし、カルボジイミド等の脱水縮合剤により架橋させても良い。また、グルタルアルデヒド等の架橋剤を用いても良い。また、トランスグルタミナーゼ等の酵素により架橋することもできる。一例として、カルボジイミド、グルタルアルデヒド、多官能エポキシ樹脂(一例としてナガゼケムテック社製、商品名”デナコール”)等の架橋剤で架橋反応させても良い。カルボジイミドは一般式R1N=C=NR2(但し、R1,R2は炭素数1~6のアルキル基、シクロアルキル基を含む有機基を示す。)で示され、具体的化合物は1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)、N,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、1-シクロヘキシル-3-(2-モルホリノエチル)カルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド(DIC)などがある。この中でもEDC、DICはペプチド鎖のアミド結合形成能が高く、架橋反応し易いことから好ましい。架橋処理は、ドープ液中に架橋剤を加えて架橋しても良いし、延伸糸に架橋剤を付与して真空熱乾燥で架橋しても良い。架橋剤は100%品を繊維に付与しても良いし、炭素数1~5の低級アルコールや緩衝液などで希釈して0.005~10質量%の濃度で繊維に付与しても良い。処理条件は、温度20~45℃で3~42時間が好ましい。架橋剤による架橋処理により、強度、タフネス、耐薬品性等を上げることができる。
本発明のタンパク質繊維又はフィルムは、ポリペプチド分子間を化学的に架橋させてもよい。ポリペプチドの架橋に使える官能基は、例えばアミノ基、カルボキシル基、チオール基、ヒドロキシ基等があるが、これに限定されるものではない。ポリペプチドに含まれるリジン側鎖のアミノ基は、グルタミン酸若しくはアスパラギン酸側鎖のカルボキシル基と脱水縮合によりアミド結合で架橋できる。架橋は真空加熱下で脱水縮合反応を行なっても良いし、カルボジイミド等の脱水縮合剤により架橋させても良い。また、グルタルアルデヒド等の架橋剤を用いても良い。また、トランスグルタミナーゼ等の酵素により架橋することもできる。一例として、カルボジイミド、グルタルアルデヒド、多官能エポキシ樹脂(一例としてナガゼケムテック社製、商品名”デナコール”)等の架橋剤で架橋反応させても良い。カルボジイミドは一般式R1N=C=NR2(但し、R1,R2は炭素数1~6のアルキル基、シクロアルキル基を含む有機基を示す。)で示され、具体的化合物は1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)、N,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、1-シクロヘキシル-3-(2-モルホリノエチル)カルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド(DIC)などがある。この中でもEDC、DICはペプチド鎖のアミド結合形成能が高く、架橋反応し易いことから好ましい。架橋処理は、ドープ液中に架橋剤を加えて架橋しても良いし、延伸糸に架橋剤を付与して真空熱乾燥で架橋しても良い。架橋剤は100%品を繊維に付与しても良いし、炭素数1~5の低級アルコールや緩衝液などで希釈して0.005~10質量%の濃度で繊維に付与しても良い。処理条件は、温度20~45℃で3~42時間が好ましい。架橋剤による架橋処理により、強度、タフネス、耐薬品性等を上げることができる。
以下実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
(1)絹フィブロイン原料の準備
(a)繭を約2mm×10mm程度に裁断し、沸騰した0.5質量%マルセル石鹸水(マルセル石鹸はおろし金で細かくしたものを使用)で約30分間煮た。
(b)その後、沸騰したお湯で30分間煮た。
(c)手順1と2を後2回繰り返した(計3回)。
(d)最後に沸騰したお湯で30分間煮た。この操作で絹フィブロインを覆うセリシンやその他の添加剤などを完全に除去した。
(e)湿った絹フィブロインを37℃環境で一晩乾燥させた。
(f)乾燥後の絹の重さを測り、10w/v%(質量%)となるように、LiBr水溶液(9mol/L)を加え、40℃環境で2時間溶解させた。
(g)その水溶液をセルロース透析膜((VISKASESELES COAP製 Seamless Cellulose Tubing,36/32))に入れ、蒸留水を用いて3~4日間透析した。
(h)透析後の回収溶液を、20℃、15,000rpm、1時間で遠心し、解け残りやゴミ等を除去した。
(i)更に濃度が2質量%以下になるようにMilliQで希釈した。
(j)希釈後、ADVANTEC社の150μmフィルターに通し、細かなゴミを完全に除去した。
(k)絹フィブロイン水溶液を-80℃環境で凍結させ、一晩かけて凍結乾燥した。十分に水分が抜けたことを確認し、絹フィブロイン粉末として保存した。このようにして絹フィブロイン凍結乾燥粉末を得た。
(1)絹フィブロイン原料の準備
(a)繭を約2mm×10mm程度に裁断し、沸騰した0.5質量%マルセル石鹸水(マルセル石鹸はおろし金で細かくしたものを使用)で約30分間煮た。
(b)その後、沸騰したお湯で30分間煮た。
(c)手順1と2を後2回繰り返した(計3回)。
(d)最後に沸騰したお湯で30分間煮た。この操作で絹フィブロインを覆うセリシンやその他の添加剤などを完全に除去した。
(e)湿った絹フィブロインを37℃環境で一晩乾燥させた。
(f)乾燥後の絹の重さを測り、10w/v%(質量%)となるように、LiBr水溶液(9mol/L)を加え、40℃環境で2時間溶解させた。
(g)その水溶液をセルロース透析膜((VISKASESELES COAP製 Seamless Cellulose Tubing,36/32))に入れ、蒸留水を用いて3~4日間透析した。
(h)透析後の回収溶液を、20℃、15,000rpm、1時間で遠心し、解け残りやゴミ等を除去した。
(i)更に濃度が2質量%以下になるようにMilliQで希釈した。
(j)希釈後、ADVANTEC社の150μmフィルターに通し、細かなゴミを完全に除去した。
(k)絹フィブロイン水溶液を-80℃環境で凍結させ、一晩かけて凍結乾燥した。十分に水分が抜けたことを確認し、絹フィブロイン粉末として保存した。このようにして絹フィブロイン凍結乾燥粉末を得た。
2.溶媒(極性溶媒と溶解促進剤)
(1)極性溶媒
極性溶媒は、アクリル繊維の重合、紡糸液用、ポリイミドの重合溶媒として使用されている極性溶媒を中心に検討した。
DMA:N,N-ジメチルアセトアミド
DMF:N,N-ジメチルホルムアミド
DMI:1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
HFIP:ヘキサフルオロイソプロパノール
DMSO:ジメチルスルホキシド
蟻酸
炭酸ブチレン
炭酸プロピレン
γ-ブチロラクトン
ヘキサメチルホスホルアミド
(2)溶解促進剤(無機塩)
溶解促進剤として下記の無機塩を検討した。
アルカリ金属ハロゲン化物:LiCl,LiBr
アルカリ土類金属ハロゲン化物:CaCl2
アルカリ土類金属硝酸塩:Ca(NO3)2
チオシアン酸ナトリウム:NaSCN
(1)極性溶媒
極性溶媒は、アクリル繊維の重合、紡糸液用、ポリイミドの重合溶媒として使用されている極性溶媒を中心に検討した。
DMA:N,N-ジメチルアセトアミド
DMF:N,N-ジメチルホルムアミド
DMI:1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
HFIP:ヘキサフルオロイソプロパノール
DMSO:ジメチルスルホキシド
蟻酸
炭酸ブチレン
炭酸プロピレン
γ-ブチロラクトン
ヘキサメチルホスホルアミド
(2)溶解促進剤(無機塩)
溶解促進剤として下記の無機塩を検討した。
アルカリ金属ハロゲン化物:LiCl,LiBr
アルカリ土類金属ハロゲン化物:CaCl2
アルカリ土類金属硝酸塩:Ca(NO3)2
チオシアン酸ナトリウム:NaSCN
<溶解性試験>
表1に示すように、極性溶媒とこれに無機塩を加えた系で溶解性試験をした。温度は100℃とした。絹フィブロインの濃度は4質量%とした。下記の表1以下の溶解性評価は次の基準に従った。なお、表1において、無機塩の質量%は、極性溶媒と無機塩の全体質量に対する無機塩の質量の割合である。
[溶解性評価基準]
A 溶解する。
B 大部分溶解するが一部不溶物が残る。
C 溶解しない。
表1に示すように、極性溶媒とこれに無機塩を加えた系で溶解性試験をした。温度は100℃とした。絹フィブロインの濃度は4質量%とした。下記の表1以下の溶解性評価は次の基準に従った。なお、表1において、無機塩の質量%は、極性溶媒と無機塩の全体質量に対する無機塩の質量の割合である。
[溶解性評価基準]
A 溶解する。
B 大部分溶解するが一部不溶物が残る。
C 溶解しない。
表1から明らかなとおり、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMA)及びN-メチル-2-ピロリドン(NMP)と無機塩を含む溶媒であれば、選択的に溶解度が高く、高温溶解が可能であることが確認できた。
次に、表1の溶解性評価基準がAのものについて可紡性を調べた。可紡性は湿式紡糸を採用し、図4Aに示す紡糸装置において、紡糸液をシリンダーに充填し、0.3mm径のノズルからシリンジポンプを用い、2.0ml/hの速度で押し出し、100質量%メタノール凝固液中で溶媒を抽出して未延伸糸が作製できるか否かで判断した。脱溶媒槽(凝固液槽)の長さは250mm、巻き取り速度は2.1m/minとした。その結果、表1の溶解性評価基準がAのものはいずれも可紡性があった。
(実施例2)
紡糸液(ドープ液)を用いて湿式紡糸し延伸して繊維を作成した。
(1)紡糸液(ドープ液)の調整
タンパク質成分の濃度(ドープ濃度)を15質量%、溶媒はDMSO+10質量%LiClとした。
(2)湿式紡糸
図3に示す紡糸装置を用いた。湿式紡糸における各条件は次のとおりである。
押し出しノズル直径:0.3mm
押し出し速度:3.0ml/h
凝固液槽の湯温:10℃
(3)延伸
50℃の温水中での延伸倍率(一段延伸):3.0倍
巻取速度:6.6m/min(66rpm)で巻取った。
(4)得られた延伸糸の物性
得られた繊維の物性を下記のように測定した。その結果、単繊維の平均直径:37.0μm、最大点応力:135.1MPa、初期弾性率:5.8GPa、破断点変位(伸度):71.4%、タフネス:82.4MJ/m3であった。得られた単繊維の応力-変位(ひずみ)曲線は図5に示した。
(a)光学顕微鏡を用いて繊維の直径を求めた。
(b)引張り試験
温度:25℃、相対湿度60%の雰囲気温度で引張り試験機(島津社製小型卓上試験機EZ-S)を用いて繊維の強度、初期弾性率(20点の最大傾きで測定。50msec間隔で測定し、傾きの計算を20点間隔で行ったときの最大傾きを初期弾性率とした。)、伸度を測定し、タフネスを算出した。サンプルは厚紙で型枠を作製したものに貼り付け、つかみ具間距離は20mm、引張り速度は10mm/minで行った。ロードセル容量1N、つかみ冶具はクリップ式とした。測定値はサンプル数n=5の平均値とした。タフネスの算出式は次のとおりとした。
[E/(r2×π×L)×1000](単位:MJ/m3)
但し、
E 破壊エネルギー(単位:J)
r 繊維の半径(単位:mm)
π 円周率
L 引張り試験測定時のつかみ具間距離:20mm
紡糸液(ドープ液)を用いて湿式紡糸し延伸して繊維を作成した。
(1)紡糸液(ドープ液)の調整
タンパク質成分の濃度(ドープ濃度)を15質量%、溶媒はDMSO+10質量%LiClとした。
(2)湿式紡糸
図3に示す紡糸装置を用いた。湿式紡糸における各条件は次のとおりである。
押し出しノズル直径:0.3mm
押し出し速度:3.0ml/h
凝固液槽の湯温:10℃
(3)延伸
50℃の温水中での延伸倍率(一段延伸):3.0倍
巻取速度:6.6m/min(66rpm)で巻取った。
(4)得られた延伸糸の物性
得られた繊維の物性を下記のように測定した。その結果、単繊維の平均直径:37.0μm、最大点応力:135.1MPa、初期弾性率:5.8GPa、破断点変位(伸度):71.4%、タフネス:82.4MJ/m3であった。得られた単繊維の応力-変位(ひずみ)曲線は図5に示した。
(a)光学顕微鏡を用いて繊維の直径を求めた。
(b)引張り試験
温度:25℃、相対湿度60%の雰囲気温度で引張り試験機(島津社製小型卓上試験機EZ-S)を用いて繊維の強度、初期弾性率(20点の最大傾きで測定。50msec間隔で測定し、傾きの計算を20点間隔で行ったときの最大傾きを初期弾性率とした。)、伸度を測定し、タフネスを算出した。サンプルは厚紙で型枠を作製したものに貼り付け、つかみ具間距離は20mm、引張り速度は10mm/minで行った。ロードセル容量1N、つかみ冶具はクリップ式とした。測定値はサンプル数n=5の平均値とした。タフネスの算出式は次のとおりとした。
[E/(r2×π×L)×1000](単位:MJ/m3)
但し、
E 破壊エネルギー(単位:J)
r 繊維の半径(単位:mm)
π 円周率
L 引張り試験測定時のつかみ具間距離:20mm
(実施例3~7)
本実施例は絹フィブロインとクモ糸タンパク質に由来するポリペプチドとを混合したハイブリッド繊維の例である。
1.クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドの準備
<遺伝子合成>
(1)ADF3Kaiの遺伝子の合成
ニワオニグモの2つの主要なしおり糸タンパク質の一つであるADF3(NCBIアクセッション番号:AAC47010、GI:1263287)の部分的なアミノ酸配列をNCBIのウェブデータベースより取得し、同配列のN末端に開始コドン、His10タグ及びHRV3Cプロテアーゼ(Human rhinovirus 3Cプロテアーゼ)認識サイトからなるアミノ酸配列(配列番号4)を付加したアミノ酸配列(配列番号2)をコードする遺伝子を、GenScript社に合成受託した。その結果、配列番号5で示す塩基配列からなるADF3Kaiの遺伝子が導入されたpUC57ベクター(遺伝子の5’末端直上流にNde Iサイト、及び5’末端直下流にXba Iサイト有り)を取得した。その後、同遺伝子をNde I及びEcoR Iで制限酵素処理し、pET22b(+)発現ベクターに組み換えた。
本実施例は絹フィブロインとクモ糸タンパク質に由来するポリペプチドとを混合したハイブリッド繊維の例である。
1.クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドの準備
<遺伝子合成>
(1)ADF3Kaiの遺伝子の合成
ニワオニグモの2つの主要なしおり糸タンパク質の一つであるADF3(NCBIアクセッション番号:AAC47010、GI:1263287)の部分的なアミノ酸配列をNCBIのウェブデータベースより取得し、同配列のN末端に開始コドン、His10タグ及びHRV3Cプロテアーゼ(Human rhinovirus 3Cプロテアーゼ)認識サイトからなるアミノ酸配列(配列番号4)を付加したアミノ酸配列(配列番号2)をコードする遺伝子を、GenScript社に合成受託した。その結果、配列番号5で示す塩基配列からなるADF3Kaiの遺伝子が導入されたpUC57ベクター(遺伝子の5’末端直上流にNde Iサイト、及び5’末端直下流にXba Iサイト有り)を取得した。その後、同遺伝子をNde I及びEcoR Iで制限酵素処理し、pET22b(+)発現ベクターに組み換えた。
(2)ADF3Kai-Largeの遺伝子の合成
ADF3Kaiを鋳型にT7プロモータープライマー(配列番号8)とRep Xba Iプライマー(配列番号9)を用いてPCR反応を行い、ADF3Kaiの遺伝子配列における5’側半分の配列(以下、配列Aと記す。)を増幅し、同断片をMighty Cloning Kit(タカラバイオ株式会社製)を使用して、予めNde I及びXba Iで制限酵素処理をしておいたpUC118ベクターに組み換えた。同様に、ADF3Kaiを鋳型にXba I Repプライマー(配列番号10)とT7ターミネータープライマー(配列番号11)を用いてPCR反応を行い、ADF3Kaiの遺伝子配列における3’側半分の配列(以下、配列Bと記す。)を増幅し、同断片をMighty Cloning Kit(タカラバイオ株式会社製)を使用して、予めXba I、EcoR Iで制限酵素処理をしておいたpUC118ベクターに組み換えた。配列Aの導入されたpUC118ベクターをNde I、Xba Iで、配列Bの導入されたpUC118ベクターをXba I、EcoR Iでそれぞれ制限酵素処理し、ゲルの切り出しによって配列A及び配列Bの目的DNA断片を精製した。DNA断片A、B及び予めNde I及びEcoR Iで制限酵素処理をしておいたpET22b(+)をライゲーション反応させ、大腸菌DH5αに形質転換した。T7プロモータープライマー及びT7ターミネータープライマーを用いたコロニーPCRにより、目的DNA断片の挿入を確認した後、目的サイズ(3.6 kbp)のバンドが得られたコロニーからプラスミドを抽出し、3130xl Genetic Analyzer(Applied Biosystems)を用いたシーケンス反応により全塩基配列を確認した。その結果、配列番号6に示すADF3Kai-Largeの遺伝子の構築が確認された。なお、ADF3Kai-Largeのアミノ酸配列は配列番号3で示すとおりである。
ADF3Kaiを鋳型にT7プロモータープライマー(配列番号8)とRep Xba Iプライマー(配列番号9)を用いてPCR反応を行い、ADF3Kaiの遺伝子配列における5’側半分の配列(以下、配列Aと記す。)を増幅し、同断片をMighty Cloning Kit(タカラバイオ株式会社製)を使用して、予めNde I及びXba Iで制限酵素処理をしておいたpUC118ベクターに組み換えた。同様に、ADF3Kaiを鋳型にXba I Repプライマー(配列番号10)とT7ターミネータープライマー(配列番号11)を用いてPCR反応を行い、ADF3Kaiの遺伝子配列における3’側半分の配列(以下、配列Bと記す。)を増幅し、同断片をMighty Cloning Kit(タカラバイオ株式会社製)を使用して、予めXba I、EcoR Iで制限酵素処理をしておいたpUC118ベクターに組み換えた。配列Aの導入されたpUC118ベクターをNde I、Xba Iで、配列Bの導入されたpUC118ベクターをXba I、EcoR Iでそれぞれ制限酵素処理し、ゲルの切り出しによって配列A及び配列Bの目的DNA断片を精製した。DNA断片A、B及び予めNde I及びEcoR Iで制限酵素処理をしておいたpET22b(+)をライゲーション反応させ、大腸菌DH5αに形質転換した。T7プロモータープライマー及びT7ターミネータープライマーを用いたコロニーPCRにより、目的DNA断片の挿入を確認した後、目的サイズ(3.6 kbp)のバンドが得られたコロニーからプラスミドを抽出し、3130xl Genetic Analyzer(Applied Biosystems)を用いたシーケンス反応により全塩基配列を確認した。その結果、配列番号6に示すADF3Kai-Largeの遺伝子の構築が確認された。なお、ADF3Kai-Largeのアミノ酸配列は配列番号3で示すとおりである。
(3)ADF3Kai-Large-NRSH1の遺伝子の合成
上記で得られたADF3Kai-Largeの遺伝子が導入されたpET22b(+)ベクターを鋳型に、PrimeStar Mutagenesis Basal Kit(タカラバイオ株式会社製)を用いた部位特異的変異導入により、ADF3Kai-Largeのアミノ酸配列(配列番号3)における第1155番目のアミノ酸残基グリシン(Gly)に対応するコドンGGCを終止コドンTAAに変異させ、配列番号7に示すADF3Kai-Large-NRSH1の遺伝子をpET22b(+)上に構築した。変異の導入の正確性については、3130xl Genetic Analyzer(Applied Biosystems)を用いたシーケンス反応により確認した。なお、ADF3Kai-Large-NRSH1のアミノ酸配列は配列番号1で示すとおりである。
上記で得られたADF3Kai-Largeの遺伝子が導入されたpET22b(+)ベクターを鋳型に、PrimeStar Mutagenesis Basal Kit(タカラバイオ株式会社製)を用いた部位特異的変異導入により、ADF3Kai-Largeのアミノ酸配列(配列番号3)における第1155番目のアミノ酸残基グリシン(Gly)に対応するコドンGGCを終止コドンTAAに変異させ、配列番号7に示すADF3Kai-Large-NRSH1の遺伝子をpET22b(+)上に構築した。変異の導入の正確性については、3130xl Genetic Analyzer(Applied Biosystems)を用いたシーケンス反応により確認した。なお、ADF3Kai-Large-NRSH1のアミノ酸配列は配列番号1で示すとおりである。
上記で得られたADF3Kai-Large-NRSH1の遺伝子配列を含むpET22b(+)発現ベクターを、大腸菌Rosetta(DE3)に形質転換した。得られたシングルコロニーを、アンピシリンを含む2mLのLB培地で15時間培養後、同培養液1.4mlを、アンピシリンを含む140mLのLB培地に添加し、37℃、200rpmの条件下で、培養液のOD600が3.5になるまで培養した。次に、OD600が3.5の培養液を、アンピシリンを含む7Lの2×YT培地に50%グルコース140mLと共に加え、OD600が4.0になるまでさらに培養した。その後、得られたOD600が4.0の培養液に、終濃度が0.5mMになるようにイソプロピル-β-チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加してタンパク質発現を誘導した。IPTG添加後2時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。IPTG添加前とIPTG添加後の培養液から調製したタンパク質溶液をポリアクリルアミドゲルに泳動させたところ、IPTG添加に依存して目的サイズ(約101.1kDa)のバンドが観察され、目的とするタンパク質が発現していることを確認した。ADF3Kai-Large-NRSH1のタンパク質を発現している大腸菌を冷凍庫(-20℃)で保存した。
<タンパク質の抽出及び精製>
(I)遠沈管(50ml)にADF3KaiーLargeーNRSH1のタンパク質を発現している大腸菌の菌体約4.5gと、緩衝液AI(20mM Tris-HCl、pH7.4)30mlを添加し、ミキサー(GE社製「SI-0286」、レベル10)で菌体を分散させた後、遠心分離機(トミー精工製の「MX-305」)で遠心分離(10,000rpm、10分、室温)し、上清を捨てた。
(II)遠心分離で得られた沈殿物(菌体)に緩衝液AIを30mlと、0.1MのPMSF(イソプロパノールで溶解)を0.3ml添加し、上記GE社製のミキサー(レベル10)で3分間分散させた。その後、超音波破砕機(SONIC&MATERIALS INC製「VCX500」)を用いて菌体を破砕し、遠心分離(10,000rpm、10分、室温)した。
(III)遠心分離で得られた沈殿物に緩衝液AIを30mL加え、ミキサー(IKA社製「T18ベーシック ウルトラタラックス」、レベル2)で3分間分散させた後、上記トミー精工製の遠心分離機で遠心分離(10,000rpm、10分、室温)し、上清を除去した。
(IV)上清を捨てた遠沈管に7.5Mの尿素緩衝液I(7.5M 尿素、10mM リン酸二水素ナトリウム、20mM NaCl、1mM Tris-HCl、pH7.0)を加え、上記SMT社製の超音波破砕機(レベル7)で沈殿を良く分散させた。その後、上記タイテック社製のシェイカー(200rpm、60℃)で120分間溶解させた。溶解後のタンパク質溶液を上記トミー精工製の遠心分離機で遠心分離(11,000×g、10分、室温)し、上清を透析チューブ(三光純薬株式会社セルロースチューブ36/32)を用いて水で透析を行った。透析後に得られた白色の凝集タンパク質を遠心分離により回収し、凍結乾燥機で水分をのぞき、凍結乾燥粉末を回収した。得られた凍結乾燥粉末における目的タンパク質ADF3KaiーLargeーNRSH1(約101.1kDa)の精製度は、粉末のポリアクリルアミドゲル電気泳動(CBB染色)の結果をTotallab(nonlinear dynamics ltd.)を用いて画像解析することにより確認した。その結果、ADF3KaiーLargeーNRSH1の精製度は約85%であった。
(I)遠沈管(50ml)にADF3KaiーLargeーNRSH1のタンパク質を発現している大腸菌の菌体約4.5gと、緩衝液AI(20mM Tris-HCl、pH7.4)30mlを添加し、ミキサー(GE社製「SI-0286」、レベル10)で菌体を分散させた後、遠心分離機(トミー精工製の「MX-305」)で遠心分離(10,000rpm、10分、室温)し、上清を捨てた。
(II)遠心分離で得られた沈殿物(菌体)に緩衝液AIを30mlと、0.1MのPMSF(イソプロパノールで溶解)を0.3ml添加し、上記GE社製のミキサー(レベル10)で3分間分散させた。その後、超音波破砕機(SONIC&MATERIALS INC製「VCX500」)を用いて菌体を破砕し、遠心分離(10,000rpm、10分、室温)した。
(III)遠心分離で得られた沈殿物に緩衝液AIを30mL加え、ミキサー(IKA社製「T18ベーシック ウルトラタラックス」、レベル2)で3分間分散させた後、上記トミー精工製の遠心分離機で遠心分離(10,000rpm、10分、室温)し、上清を除去した。
(IV)上清を捨てた遠沈管に7.5Mの尿素緩衝液I(7.5M 尿素、10mM リン酸二水素ナトリウム、20mM NaCl、1mM Tris-HCl、pH7.0)を加え、上記SMT社製の超音波破砕機(レベル7)で沈殿を良く分散させた。その後、上記タイテック社製のシェイカー(200rpm、60℃)で120分間溶解させた。溶解後のタンパク質溶液を上記トミー精工製の遠心分離機で遠心分離(11,000×g、10分、室温)し、上清を透析チューブ(三光純薬株式会社セルロースチューブ36/32)を用いて水で透析を行った。透析後に得られた白色の凝集タンパク質を遠心分離により回収し、凍結乾燥機で水分をのぞき、凍結乾燥粉末を回収した。得られた凍結乾燥粉末における目的タンパク質ADF3KaiーLargeーNRSH1(約101.1kDa)の精製度は、粉末のポリアクリルアミドゲル電気泳動(CBB染色)の結果をTotallab(nonlinear dynamics ltd.)を用いて画像解析することにより確認した。その結果、ADF3KaiーLargeーNRSH1の精製度は約85%であった。
2.紡糸液(ドープ液)の調整
実施例2と同様にしてドープ液を作成した。具体的条件は表2に示す。ドープ液を調整する際に、絹フィブロインとクモ糸タンパク質を混合した。絹フィブロインは実施例1と同一物を使用した。
実施例2と同様にしてドープ液を作成した。具体的条件は表2に示す。ドープ液を調整する際に、絹フィブロインとクモ糸タンパク質を混合した。絹フィブロインは実施例1と同一物を使用した。
3.延伸条件と結果
延伸は第1延伸として湯浴で行い、第2延伸は湯浴(実施例3~5,7)と乾熱(実施例6)で行った。第1延伸の湯浴延伸は凝固工程の後に連続して行った。絹フィブロインとクモ糸タンパク質の質量混合割合、延伸工程の条件を表2に、上述のとおりに測定した物性の結果を表3に示す。
延伸は第1延伸として湯浴で行い、第2延伸は湯浴(実施例3~5,7)と乾熱(実施例6)で行った。第1延伸の湯浴延伸は凝固工程の後に連続して行った。絹フィブロインとクモ糸タンパク質の質量混合割合、延伸工程の条件を表2に、上述のとおりに測定した物性の結果を表3に示す。
表2~3の結果から、絹フィブロインとクモ糸タンパク質を混合したハイブリッド繊維の物性値は高いことがわかる。
本発明のタンパク質溶液及びこれを用いたタンパク質繊維は、樹脂や金属の強化繊維、複合材料、射出成形等に好適に使用できる。その用途は、自動車等の輸送機器部材、タイヤの補強繊維等に適用できる。さらに手術用糸、マスク、フィルター、創傷被覆材、再生医療シート、バイオシート等にも適用できる。形態としては織物、編物、組み物、不織布などに応用できる。
1,31,61,81 押し出し装置
2,30,62,80 未延伸糸製造装置
3,40 湿熱延伸装置(1段目延伸装置)
4,50,63,90 乾熱延伸装置(2段目延伸装置)
5,39,44,64,86,92 巻糸体
6,32,66,82 紡糸液
7 貯槽
8 ギアポンプ
9,69,83 口金
10,60 紡糸延伸装置
11,35,71,85 凝固液
36 未延伸糸
12,38 温水
13,15,41,45 供給ニップローラ
14,16,42,46 引き取りニップローラ
17,43,77,89 乾熱延伸装置
18a~18f 糸ガイド
19,73 エアギャップ
20,34,72,84 凝固液槽
21,37 延伸浴槽
22,47,78,91 糸道
2,30,62,80 未延伸糸製造装置
3,40 湿熱延伸装置(1段目延伸装置)
4,50,63,90 乾熱延伸装置(2段目延伸装置)
5,39,44,64,86,92 巻糸体
6,32,66,82 紡糸液
7 貯槽
8 ギアポンプ
9,69,83 口金
10,60 紡糸延伸装置
11,35,71,85 凝固液
36 未延伸糸
12,38 温水
13,15,41,45 供給ニップローラ
14,16,42,46 引き取りニップローラ
17,43,77,89 乾熱延伸装置
18a~18f 糸ガイド
19,73 エアギャップ
20,34,72,84 凝固液槽
21,37 延伸浴槽
22,47,78,91 糸道
配列番号1~4 アミノ酸配列
配列番号5~7 塩基配列
配列番号8~11 プライマーシーケンス
配列番号5~7 塩基配列
配列番号8~11 プライマーシーケンス
Claims (11)
- 絹フィブロインを含むタンパク質成分を溶媒に溶解させたタンパク質溶液であって、
前記溶媒は、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド及びN-メチル-2-ピロリドンから選ばれる少なくとも一つの極性溶媒及び無機塩を含むことを特徴とするタンパク質溶液。 - 前記絹フィブロインを含むタンパク質成分は、前記タンパク質成分を100質量%としたとき、質量比で絹フィブロイン:クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドが100:0~10:90である請求項1に記載のタンパク質溶液。
- 前記タンパク質溶液を100質量%としたとき、前記タンパク質成分の割合が3~45質量%の範囲である請求項1又は2に記載のタンパク質溶液。
- 前記溶媒を100質量%としたとき、無機塩の割合が0.1~20質量%の範囲である請求項1~3のいずれかに記載のタンパク質溶液。
- 前記溶媒を100質量%としたとき、前記極性溶媒及び無機塩の割合が20質量%以上100質量%以下であり、残余はアルコールを含む請求項1~4のいずれか1項に記載のタンパク質溶液。
- 前記溶媒を100質量%としたとき、前記極性溶媒及び無機塩の割合が10質量%以上100質量%以下であり、残余は水を含む請求項1~5のいずれか1項に記載のタンパク質溶液。
- 前記無機塩が、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属硝酸塩及びチオシアン酸塩から選ばれる少なくとも一つである請求項1~6のいずれか1項に記載のタンパク質溶液。
- 前記溶液が、繊維を紡糸するためのドープ液又はフィルムをキャストするためのドープ液である請求項1~7のいずれかに記載のタンパク質溶液。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載のタンパク質溶液をドープ液として使用した絹フィブロインを含むタンパク質繊維の製造方法であって、
前記ドープ液を口金から脱溶媒槽の凝固液に押し出し、前記ドープ液から溶媒を脱離させるとともに繊維形成して未延伸糸とし、タンパク質繊維を得ることを特徴とするタンパク質繊維の製造方法。 - さらに前記未延伸糸を延伸する工程を含む請求項9に記載のタンパク質繊維の製造方法。
- 前記延伸が多段延伸である請求項10に記載のタンパク質繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013541771A JP5584932B2 (ja) | 2011-11-02 | 2012-10-29 | タンパク質繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011241487 | 2011-11-02 | ||
JP2011-241487 | 2011-11-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2013065651A1 true WO2013065651A1 (ja) | 2013-05-10 |
Family
ID=48191998
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2012/077922 WO2013065651A1 (ja) | 2011-11-02 | 2012-10-29 | タンパク質溶液及びこれを用いたタンパク質繊維の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5584932B2 (ja) |
WO (1) | WO2013065651A1 (ja) |
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014002605A1 (ja) * | 2012-06-28 | 2014-01-03 | スパイバー株式会社 | 原着タンパク質繊維及びその製造方法 |
CN103861149A (zh) * | 2014-03-14 | 2014-06-18 | 苏州大学 | 一种持久透明的丝素蛋白膜及其制备方法 |
WO2014103799A1 (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-03 | スパイバー株式会社 | クモ糸タンパク質フィルム及びその製造方法 |
WO2016163337A1 (ja) * | 2015-04-09 | 2016-10-13 | Spiber株式会社 | 極性溶媒溶液及びその製造方法 |
WO2016163336A1 (ja) * | 2015-04-09 | 2016-10-13 | Spiber株式会社 | 極性溶媒溶液及びその製造方法 |
US9617315B2 (en) | 2011-06-01 | 2017-04-11 | Spiber Inc. | Artificial polypeptide fiber and method for producing the same |
JP2017533750A (ja) * | 2014-10-27 | 2017-11-16 | シルク バイオマテリアルズ エス.アール.エル. | 連結された絹フィブロインマイクロファイバーとナノファイバーからなるハイブリッド構造物の生産方法、そのようにして得られるハイブリッド構造物、および移植可能な医療デバイスとしてのその使用 |
WO2018123953A1 (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | Spiber株式会社 | タンパク質の回収方法 |
CN108368271A (zh) * | 2015-12-01 | 2018-08-03 | 丝芭博株式会社 | 制造蛋白质溶液的方法 |
WO2018164190A1 (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-13 | Spiber株式会社 | 人造フィブロイン繊維 |
WO2018164021A1 (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-13 | Spiber株式会社 | 高収縮人造フィブロイン繊維及びその製造方法、並びに人造フィブロイン繊維の収縮方法 |
JP2018531169A (ja) * | 2015-09-17 | 2018-10-25 | ロベルト ベロッツィ ヘレス | 耐力複合パネル、材料、製品、ならびに製造方法および使用方法 |
WO2018207827A1 (ja) * | 2017-05-10 | 2018-11-15 | Spiber株式会社 | ポリペプチド溶液、及びポリペプチド繊維の製造方法、並びに人造ポリペプチド |
WO2018235958A1 (ja) * | 2017-06-23 | 2018-12-27 | Spiber株式会社 | タンパク質の精製方法、タンパク質溶液の製造方法、及びタンパク質成形体の製造方法 |
WO2019066037A1 (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | Spiber株式会社 | ドープ液及びそれを用いた製品、並びに、構造タンパク質繊維及びその製造方法 |
WO2019151432A1 (ja) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | Spiber株式会社 | 油剤付着タンパク質捲縮繊維の製造方法 |
WO2019151424A1 (ja) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | Spiber株式会社 | フィブロイン組成物、フィブロイン溶液、及びフィブロイン繊維の製造方法 |
WO2019151429A1 (ja) | 2018-01-31 | 2019-08-08 | Spiber株式会社 | タンパク質繊維の製造方法 |
WO2019194231A1 (ja) * | 2018-04-03 | 2019-10-10 | Spiber株式会社 | タンパク質組成物及びその製造方法 |
WO2019203228A1 (ja) | 2018-04-16 | 2019-10-24 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 | ミノムシ絹糸の糸塊生産方法 |
WO2020017652A1 (ja) * | 2018-07-19 | 2020-01-23 | Spiber株式会社 | タンパク質繊維の製造方法 |
WO2020145363A1 (ja) | 2019-01-09 | 2020-07-16 | Spiber株式会社 | 改変フィブロイン |
CN112534090A (zh) * | 2018-04-03 | 2021-03-19 | 丝芭博株式会社 | 高收缩人造丝心蛋白短纤纱及其制造方法、以及人造丝心蛋白短纤纱及其收缩方法 |
CN112567083A (zh) * | 2018-04-03 | 2021-03-26 | 丝芭博株式会社 | 高收缩人造丝心蛋白加捻纱及其制造方法、以及人造丝心蛋白加捻纱及其收缩方法 |
JP2022081664A (ja) * | 2014-05-21 | 2022-05-31 | 味の素株式会社 | フィブロイン様タンパク質の製造法 |
US12145971B2 (en) | 2017-05-10 | 2024-11-19 | Spiber Inc. | Polypeptide solution, production method for polypeptide fiber, and artificial polypeptide |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20190225646A1 (en) | 2016-10-03 | 2019-07-25 | Spiber Inc. | Method for Purifying Recombinant Protein |
WO2018116979A1 (ja) | 2016-12-20 | 2018-06-28 | Spiber株式会社 | 繊維強化樹脂材および積層体 |
US20210340193A1 (en) | 2018-09-28 | 2021-11-04 | Spiber Inc. | Protein Composition Production Method |
EP3859056A4 (en) | 2018-09-28 | 2022-08-03 | Spiber Inc. | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF PROTEIN FIBERS |
JPWO2021066078A1 (ja) | 2019-09-30 | 2021-04-08 | ||
US20220324923A1 (en) | 2019-09-30 | 2022-10-13 | Spiber Inc. | Method for Manufacturing Protein Molded Body |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0673098A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-03-15 | Kiyoichi Matsumoto | 凝固方法及び凝固剤 |
JPH07207520A (ja) * | 1994-01-14 | 1995-08-08 | Kiyoichi Matsumoto | 絹フィブロイン繊維の製造法 |
JP2008506409A (ja) * | 2004-07-22 | 2008-03-06 | テヒニシェ ウニヴェルズィテート ミュンヘン | 組換えスパイダーシルクタンパク質 |
JP2009521921A (ja) * | 2005-12-30 | 2009-06-11 | スパイバー・テクノロジーズ・アーベー | クモ糸タンパク質およびクモ糸タンパク質の生産方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009138322A (ja) * | 2007-11-14 | 2009-06-25 | Toray Ind Inc | モノフィラメントの製造方法 |
-
2012
- 2012-10-29 WO PCT/JP2012/077922 patent/WO2013065651A1/ja active Application Filing
- 2012-10-29 JP JP2013541771A patent/JP5584932B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0673098A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-03-15 | Kiyoichi Matsumoto | 凝固方法及び凝固剤 |
JPH07207520A (ja) * | 1994-01-14 | 1995-08-08 | Kiyoichi Matsumoto | 絹フィブロイン繊維の製造法 |
JP2008506409A (ja) * | 2004-07-22 | 2008-03-06 | テヒニシェ ウニヴェルズィテート ミュンヘン | 組換えスパイダーシルクタンパク質 |
JP2009521921A (ja) * | 2005-12-30 | 2009-06-11 | スパイバー・テクノロジーズ・アーベー | クモ糸タンパク質およびクモ糸タンパク質の生産方法 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
FREDDI, G. ET AL.: "Swelling and dissolution of silk fibroin (Bombyx mori) in N -methyl morpholine N -oxide", INT. J. BIOL. MACROMOL., vol. 24, 1999, pages 251 - 263 * |
FURUHATA, K. ET AL.: "Dissolution of silk fibroin in lithium halide/organic amide solvent systems", J. SERIC. SCI. JPN., vol. 63, no. 4, 1994, pages 315 - 322 * |
JUN'ICHI SUGAWARA ET AL.: "Kumoito no Jinko Gosei", SYMPOSIUM ON MACROMOLECULES RONBUNSHU, vol. 60, no. 2, 13 September 2011 (2011-09-13), pages 5338 - 5339 * |
TERAMOTO, H. ET AL.: "Chemical Modification of Silk Sericin in Lithium Chloride/Dimethyl Sulfoxide Solvent with 4-Cyanophenyl Isocyanate.", BIOMACROMOLECULES, vol. 5, July 2004 (2004-07-01), pages 1392 - 1398, XP055067201 * |
YAUNSONG ZHANG ET AL.: "cDNA cloning of Nephila clavata dragline silk (MaSpl) gene and comparison with the sequence of Bombyx mori fibroin heavy chain", SANSHI-KONCHU BIOTEC, vol. 77, no. 1, 2008, pages 39 - 46 * |
Cited By (60)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9617315B2 (en) | 2011-06-01 | 2017-04-11 | Spiber Inc. | Artificial polypeptide fiber and method for producing the same |
WO2014002605A1 (ja) * | 2012-06-28 | 2014-01-03 | スパイバー株式会社 | 原着タンパク質繊維及びその製造方法 |
JP5407009B1 (ja) * | 2012-06-28 | 2014-02-05 | スパイバー株式会社 | 原着タンパク質繊維の製造方法 |
JP2014029054A (ja) * | 2012-06-28 | 2014-02-13 | Spiber Inc | 原着タンパク質繊維及びその製造方法 |
US9689089B2 (en) | 2012-06-28 | 2017-06-27 | Spiber Inc. | Solution-dyed protein fiber and method for producing same |
EP2940066A4 (en) * | 2012-12-26 | 2016-07-06 | Spiber Inc | SPIDER SILK PROTECTIVE FILM AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
JP5678283B2 (ja) * | 2012-12-26 | 2015-02-25 | スパイバー株式会社 | クモ糸タンパク質フィルム及びその製造方法 |
US10329332B2 (en) | 2012-12-26 | 2019-06-25 | Spiber Inc. | Spider silk protein film, and method for producing same |
US11306126B2 (en) | 2012-12-26 | 2022-04-19 | Spiber Inc. | Spider silk protein film, and method for producing same |
WO2014103799A1 (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-03 | スパイバー株式会社 | クモ糸タンパク質フィルム及びその製造方法 |
CN103861149A (zh) * | 2014-03-14 | 2014-06-18 | 苏州大学 | 一种持久透明的丝素蛋白膜及其制备方法 |
JP2022081664A (ja) * | 2014-05-21 | 2022-05-31 | 味の素株式会社 | フィブロイン様タンパク質の製造法 |
JP7328390B2 (ja) | 2014-05-21 | 2023-08-16 | 味の素株式会社 | フィブロイン様タンパク質の製造法 |
JP2017533750A (ja) * | 2014-10-27 | 2017-11-16 | シルク バイオマテリアルズ エス.アール.エル. | 連結された絹フィブロインマイクロファイバーとナノファイバーからなるハイブリッド構造物の生産方法、そのようにして得られるハイブリッド構造物、および移植可能な医療デバイスとしてのその使用 |
JPWO2016163337A1 (ja) * | 2015-04-09 | 2018-04-05 | Spiber株式会社 | 極性溶媒溶液及びその製造方法 |
JPWO2016163336A1 (ja) * | 2015-04-09 | 2018-04-12 | Spiber株式会社 | 極性溶媒溶液及びその製造方法 |
US11668024B2 (en) | 2015-04-09 | 2023-06-06 | Spiber, Inc. | Polar solvent solution and production method thereof |
WO2016163336A1 (ja) * | 2015-04-09 | 2016-10-13 | Spiber株式会社 | 極性溶媒溶液及びその製造方法 |
US10975206B2 (en) | 2015-04-09 | 2021-04-13 | Spiber Inc. | Polar solvent solution and production method thereof |
WO2016163337A1 (ja) * | 2015-04-09 | 2016-10-13 | Spiber株式会社 | 極性溶媒溶液及びその製造方法 |
JP2018531169A (ja) * | 2015-09-17 | 2018-10-25 | ロベルト ベロッツィ ヘレス | 耐力複合パネル、材料、製品、ならびに製造方法および使用方法 |
CN108368271A (zh) * | 2015-12-01 | 2018-08-03 | 丝芭博株式会社 | 制造蛋白质溶液的方法 |
JPWO2017094722A1 (ja) * | 2015-12-01 | 2018-10-11 | Spiber株式会社 | タンパク質溶液を製造する方法 |
EP3385305A4 (en) * | 2015-12-01 | 2019-11-13 | Spiber Inc. | PROCESS FOR PRODUCING A PROTEIN SOLUTION |
US20180355120A1 (en) * | 2015-12-01 | 2018-12-13 | Spiber Inc. | Method for Producing Protein Solution |
WO2018123953A1 (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | Spiber株式会社 | タンパク質の回収方法 |
JPWO2018123953A1 (ja) * | 2016-12-27 | 2019-10-31 | Spiber株式会社 | タンパク質の回収方法 |
JP7436065B2 (ja) | 2016-12-27 | 2024-02-21 | Spiber株式会社 | タンパク質の回収方法 |
JP2022125362A (ja) * | 2016-12-27 | 2022-08-26 | Spiber株式会社 | タンパク質の回収方法 |
JP7495707B2 (ja) | 2016-12-27 | 2024-06-05 | Spiber株式会社 | タンパク質の回収方法 |
CN110099917A (zh) * | 2016-12-27 | 2019-08-06 | 丝芭博株式会社 | 蛋白质的回收方法 |
JP2020097796A (ja) * | 2017-03-10 | 2020-06-25 | Spiber株式会社 | 人造フィブロイン繊維 |
WO2018164021A1 (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-13 | Spiber株式会社 | 高収縮人造フィブロイン繊維及びその製造方法、並びに人造フィブロイン繊維の収縮方法 |
CN110475917A (zh) * | 2017-03-10 | 2019-11-19 | 丝芭博株式会社 | 高收缩人造丝心蛋白纤维及其制造方法、以及人造丝心蛋白纤维的收缩方法 |
RU2757909C2 (ru) * | 2017-03-10 | 2021-10-22 | Спайбер Инк. | В высокой степени сжатое синтетическое фиброиновое волокно, способ его получения и способ сжатия синтетического фиброинового волокна |
US12018056B2 (en) | 2017-03-10 | 2024-06-25 | Spiber Inc. | Highly contracted synthetic fibroin fiber, production method therefor, and method for contracting synthetic fibroin fiber |
WO2018164190A1 (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-13 | Spiber株式会社 | 人造フィブロイン繊維 |
JPWO2018207827A1 (ja) * | 2017-05-10 | 2020-03-12 | Spiber株式会社 | ポリペプチド溶液、及びポリペプチド繊維の製造方法、並びに人造ポリペプチド |
JP7270978B2 (ja) | 2017-05-10 | 2023-05-11 | Spiber株式会社 | ポリペプチド溶液、及びポリペプチド繊維の製造方法、並びに人造ポリペプチド |
US12145971B2 (en) | 2017-05-10 | 2024-11-19 | Spiber Inc. | Polypeptide solution, production method for polypeptide fiber, and artificial polypeptide |
WO2018207827A1 (ja) * | 2017-05-10 | 2018-11-15 | Spiber株式会社 | ポリペプチド溶液、及びポリペプチド繊維の製造方法、並びに人造ポリペプチド |
WO2018235958A1 (ja) * | 2017-06-23 | 2018-12-27 | Spiber株式会社 | タンパク質の精製方法、タンパク質溶液の製造方法、及びタンパク質成形体の製造方法 |
WO2019066037A1 (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | Spiber株式会社 | ドープ液及びそれを用いた製品、並びに、構造タンパク質繊維及びその製造方法 |
WO2019151424A1 (ja) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | Spiber株式会社 | フィブロイン組成物、フィブロイン溶液、及びフィブロイン繊維の製造方法 |
WO2019151429A1 (ja) | 2018-01-31 | 2019-08-08 | Spiber株式会社 | タンパク質繊維の製造方法 |
WO2019151432A1 (ja) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | Spiber株式会社 | 油剤付着タンパク質捲縮繊維の製造方法 |
CN112567083B (zh) * | 2018-04-03 | 2023-07-07 | 丝芭博株式会社 | 高收缩人造丝心蛋白加捻纱及其制造方法、以及人造丝心蛋白加捻纱及其收缩方法 |
JP7340263B2 (ja) | 2018-04-03 | 2023-09-07 | Spiber株式会社 | 高収縮人造フィブロイン撚糸及びその製造方法、並びに人造フィブロイン撚糸及びその収縮方法 |
JPWO2019194263A1 (ja) * | 2018-04-03 | 2021-04-15 | Spiber株式会社 | 高収縮人造フィブロイン撚糸及びその製造方法、並びに人造フィブロイン撚糸及びその収縮方法 |
JPWO2019194245A1 (ja) * | 2018-04-03 | 2021-04-15 | Spiber株式会社 | 高収縮人造フィブロイン紡績糸及びその製造方法、並びに人造フィブロイン紡績糸及びその収縮方法 |
CN112567083A (zh) * | 2018-04-03 | 2021-03-26 | 丝芭博株式会社 | 高收缩人造丝心蛋白加捻纱及其制造方法、以及人造丝心蛋白加捻纱及其收缩方法 |
CN112534090B (zh) * | 2018-04-03 | 2023-07-11 | 丝芭博株式会社 | 高收缩人造丝心蛋白短纤纱及其制造方法、以及人造丝心蛋白短纤纱及其收缩方法 |
CN112534090A (zh) * | 2018-04-03 | 2021-03-19 | 丝芭博株式会社 | 高收缩人造丝心蛋白短纤纱及其制造方法、以及人造丝心蛋白短纤纱及其收缩方法 |
EP3800286A4 (en) * | 2018-04-03 | 2023-01-18 | Spiber Inc. | SPUN SYNTHETIC YARN WITH HIGH SHRINKAGE, METHOD OF PRODUCTION, SPUN SYNTHETIC YARN AND METHOD OF SHRINKING THE SAME |
JP7340262B2 (ja) | 2018-04-03 | 2023-09-07 | Spiber株式会社 | 高収縮人造フィブロイン紡績糸及びその製造方法、並びに人造フィブロイン紡績糸及びその収縮方法 |
WO2019194231A1 (ja) * | 2018-04-03 | 2019-10-10 | Spiber株式会社 | タンパク質組成物及びその製造方法 |
WO2019203228A1 (ja) | 2018-04-16 | 2019-10-24 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 | ミノムシ絹糸の糸塊生産方法 |
US12037708B2 (en) | 2018-04-16 | 2024-07-16 | National Agriculture And Food Research Organization | Method for producing thread bundle of bagworm silk thread |
WO2020017652A1 (ja) * | 2018-07-19 | 2020-01-23 | Spiber株式会社 | タンパク質繊維の製造方法 |
WO2020145363A1 (ja) | 2019-01-09 | 2020-07-16 | Spiber株式会社 | 改変フィブロイン |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2013065651A1 (ja) | 2015-04-02 |
JP5584932B2 (ja) | 2014-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5584932B2 (ja) | タンパク質繊維の製造方法 | |
JP5427322B2 (ja) | ポリペプチドの溶液とこれを用いた人造ポリペプチド繊維の製造方法及びポリペプチドの精製方法 | |
JP5540166B1 (ja) | 人造ポリペプチド繊維の製造方法 | |
JP5739992B2 (ja) | タンパク質繊維及びその製造方法 | |
JP5678283B2 (ja) | クモ糸タンパク質フィルム及びその製造方法 | |
JP5407009B1 (ja) | 原着タンパク質繊維の製造方法 | |
US20120231499A1 (en) | High-molecular-weight recombinant silk or silk-like protein and micro- or nano-sized spider silk or silk-like fiber produced therefrom | |
WO2014175177A1 (ja) | ポリペプチドヒドロゲル及びその製造方法 | |
JP5883271B2 (ja) | 人造ポリペプチド極細繊維の製造方法 | |
JPWO2017094722A1 (ja) | タンパク質溶液を製造する方法 | |
WO2020067574A1 (ja) | タンパク質繊維の製造方法 | |
JPWO2019009302A1 (ja) | 複合材および複合材の製造方法 | |
WO2019151424A1 (ja) | フィブロイン組成物、フィブロイン溶液、及びフィブロイン繊維の製造方法 | |
WO2016163336A1 (ja) | 極性溶媒溶液及びその製造方法 | |
WO2021235417A1 (ja) | ポリペプチド、核酸、成形体、組成物及びその製造方法、並びに物性向上剤 | |
JP2020122248A (ja) | フィブロイン繊維の製造方法及びフィブロイン溶液 | |
JP2021151954A (ja) | タンパク質組成物及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12845632 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2013541771 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 12845632 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |