背景[1-3]
水解角蛋白肽是以羊毛等天然角蛋白为原料，经过生物酶切技术制成小分子肽。角蛋白肽对皮肤具有良好的亲和性和保湿性、可被毛发吸收、防止毛发的损伤、并可缓解化妆品配方中表面活性剂对皮肤和毛发的刺激作用，广泛的应用于高端化妆品行业。
水解角蛋白肽
角蛋白是身体大部分可见部位的基本构建材料。皮肤的角质层和头发纤维都主要由角蛋白组成。角蛋白以交联的螺旋结构自然存在。正是交联决定了单个头发纤维的强度和延展性。交联发生在二硫键上，二硫键使相邻的半胱氨酸残基退火形成胱氨酸，这一特征使角蛋白在结构蛋白中独一无二。二硫键是头发中发现的最强键，可以操纵以拉直或卷曲（烫发）头发。
角蛋白可以像任何其他蛋白质一样被水解，然后进行修饰以实现各种不同的功能。可以对水解产物进行修饰以增加其类似于季铵化蛋白质的亚色性，或与脂肪酸缩合以改变其表面活性。缩合物与碱性物质的进一步反应将产生可用作温和表面活性剂的盐。
水解角蛋白肽由碱性水解和酶水解结合产生，水解角蛋白肽是一种平均分子量约为2000道尔顿的水溶液。由于其分子量，水解角蛋白不会渗入皮肤或头发，而是会沉淀形成坚韧的薄膜。这种特性组合使角蛋白水解物成为需要调理效果的理想成分。头发上水解蛋白质膜的存在直接转化为增加光泽和改善感觉。
由于水解蛋白质以胶体形式存在于溶液中，水解角蛋白肽能够与阴离子表面活性剂相互作用，形成紧密结合的蛋白质-表面活性剂复合物。这些复合物在个人护理配方中的存在大大降低了表面活性剂的刺激性和脱脂潜力。使用表面活性剂系统，水解角蛋白肽的成膜特性转化为更持久和更稳定的泡沫结构。将水解角蛋白肽添加到化妆品配方中可以提供真正的消费者可感知的好处，例如减少刺激、调理、成膜和持续泡沫能力。
应用[4][5]
水解角蛋白肽可以用于水解角蛋白为模板的多功能荧光金纳米簇的制备及应用
荧光金纳米簇(Fluorescent Gold Nanoclusters,AuNCs),是一种重要的纳米材料,也是一种常见的荧光探针。相比于其他纳米荧光材料,荧光金纳米簇具备小尺寸、低毒性、良好的水溶性、良好的生物相容性和良好的荧光稳定性等优势,因此在生物成像、抗氧化、药物转运、癌症治疗等领域拥有越来越广泛的应用,引起了许多学者的关注。
主要开发了以天然羽绒角蛋白水解物为配体制备荧光金纳米簇的两种方法,以及产物在抗氧化与癌症治疗方面的应用。具体研究内容如下:,本论文利用还原法,将生活中常见的羽绒水解,并成功得到角蛋白水解物(Keratins Hydrolysate,简称KH),然后对反应条件进行了必要的优化,以得到目标分子量的角蛋白水解物。另外,本论文还对产物进行了包括紫外可见光吸收光谱、红外可见光谱在内的表征,测定了角蛋白水解物的氨基酸含量并建立了测定其巯基浓度的方法,为接下来的合成制备提供物质支持。
第二,本论文以角蛋白水解物为配体,采用水热合成的方法,成功制备荧光金纳米簇(KH-AuNCs),并优化了制备条件,对产物进行了基本的表征,包括荧光光谱,紫外可见光吸收光谱和透射电子显微镜成像。
然后,探究了KH-AuNCs对ABTS+这种超氧自由基的清除作用,发现其无论在清除效果还是清除时间上都优于其他常见的抗氧化物,这说明KH-AuNCs在抗氧化方面有较大的发展潜能。
第三,利用原位合成的方法,成功在羽绒表面合成了荧光金纳米簇,并在其后的水解过程中得到了AuNCs@Keratins复合纳米粒子,然后对其进行了基本的表征,包括荧光光谱,紫外可见光吸收光谱和透射电子显微镜成像。
另外,探究了AuNCs@Keratins在成像与药物转运方面的应用,发现在不引入其他物质的前提下,利用角蛋白中二硫键与巯基的转化,AuNCs@Keratins复合纳米粒子可以顺利包裹并释放药物,从而实现生物成像与药物转运双功能。
参考文献
[1]Redox Trimetallic Nanozyme with Neutral Environment Preference for Brain Injury.[J].Mu Xiaoyu;;Wang Junying;;Li Yonghui;;Xu Fujuan;;Long Wei;;Ouyang Lufei;;Liu Haile;;Jing Yaqi;;Wang Jingya;;Dai Haitao;;Liu Qiang;;Sun Yuanming;;Liu Changlong;;Zhang Xiao-Dong.ACS nano,2019(2)
[2]ATP-mediated intrinsic peroxidase-like activity of Fe3O4-based nanozyme:One step detection of blood glucose at physiological pH[J].N.V.Srikanth Vallabani;;Ajay S.Karakoti;;Sanjay Singh.Colloids and Surfaces B:Biointerfaces,2017
[3]Comprehensive Insights into the Multi-Antioxidative Mechanisms of Melanin Nanoparticles and Their Application To Protect Brain from Injury in Ischemic Stroke.[J].Liu Yanlan;;Ai Kelong;;Ji Xiaoyuan;;Askhatova Diana;;Du Rose;;Lu Lehui;;Shi Jinjun.Journal of the American Chemical Society,2017(2)
[4]Development of feather keratin nanoparticles and investigation of their hemostatic efficacy[J].Ju Wang;;Shilei Hao;;Tiantian Luo;;Qian Yang;;Bochu Wang.Materials Science&Engineering C,2016
[5]孙怡鑫.水解角蛋白为模板的多功能荧光金纳米簇的制备及应用[D].中国石油大学(华东),2020.