CN110121504A - 长均质重组蛋白纤维 - Google Patents

Abstract

本公开提供了具有期望物理特性的改进的长均质重组蛋白纤维。本公开还提供了衍生自长均质重组蛋白纤维的组合物。

Description

长均质重组蛋白纤维

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月14日提交的美国临时专利申请No.62/394,683的权益，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

总体上，本公开涉及重组蛋白纤维。具体地，本公开涉及物理、机械和化学性能的均匀性增加的的重组蛋白纤维。

背景技术

重组蛋白纤维，例如由蜘蛛丝中的多肽合成的那些，由于商业规模制造的困难以及生产可制成线、纱和纺织品的纤维的技术挑战，而不能商购获得。

可以生产具有各种有用性能的许多类型的重组蛋白纤维。

一个实例是由通过修饰蜘蛛丝蛋白和蛋白片段设计的蛋白制备的重组蛋白纤维。不能使用与施用于蚕丝的相同方法进行蜘蛛丝的商业养殖和收获。这部分地归因于蜘蛛的侵略和地域性质。因此，合成生产蜘蛛丝最有可能具有成本效益并成为可行的商业化途径。

单一种类的蜘蛛产生各种纤维，其每一种用于不同的功能。这些不同功能的示例包括拖丝、网捕获螺旋丝、猎物固定丝和卵囊保护丝。拖丝具有卓越的机械性能。相对于它们的重量和直径，它们非常强，并且还组合显示了高延伸性和高极限拉伸强力。

不同类型的丝和蜘蛛种类之间的氨基酸组成和蛋白结构差别很大。例如，圆网蜘蛛(orb weaving spiders)具有六种独特类型的腺体，其产生聚合成纤维的不同的丝多肽序列，所述纤维经剪裁以适合环境或生命周期的小生境。纤维以其起源的腺体命名，多肽用腺体缩写标记，例如蛛丝蛋白用“Sp”(蜘蛛蛛丝蛋白的缩写)。在圆网蜘蛛中，例子包括大壶状腺丝(Major Ampullate，MaSp，也称为拖丝)、小壶状腺丝(Minor Ampullate，MiSp)、鞭状腺丝(Flagelliform，Flag)、葡萄状腺丝(Aciniform，AcSp)、管状腺丝(Tubuliform，TuSp)和梨状腺丝(Pyriform，PySp)。

有一类常见的圆网蜘蛛MaSp拖丝(例如，金丝圆蛛(Nephila clavipes)MaSpl)，其中重复结构域含有富甘氨酸区域(这些区域与纤维的非晶区域相连，可能含有α-螺旋和/或β-转角)和聚丙氨酸区域(其与纤维的β-折叠晶体区域相连)。氨基酸组成和序列以及纤维形成细节都影响纤维的机械性能。

目前，重组丝纤维商业上不可获得，并且除少数例外之外，不在大肠杆菌和其他革兰氏阴性原核生物之外的微生物中产生。迄今为止生产的重组丝很大程度上由聚合的短丝序列基序或天然重复结构域的片段组成，有时与NTD和/或CTD组合。虽然这些方法能够使用细胞内表达和通过色谱法或大量沉淀纯化来生产小规模的重组丝多肽(实验室规模为毫克级，生物加工规模为千克级)，但它们尚未放大至商业制造所需的量级。已经用于制备丝多肽的其他生产宿主包括转基因山羊、转基因蚕和植物。相似地，这些宿主也尚未实现丝的商业规模生产。

公开了重组蛋白纤维的连续纺丝方法。一些参考文献一般性地公开了用于重组蛋白纤维连续纺丝的系统，然而实际上没有公开通过连续方法产生纤维的工作实例。参见美国专利号7,868,146、7,335,739、8,979,992、9,023,142、9,051,453、PCT/JP2013/062429和美国专利公开号2003/0201560、2007/0256250、2005/0054830，通过引用整体并入本文。所有工作实例(如PCT/JP2013/062429，以及美国专利公开号20050054830中的工作实例)都通过使用从注射器分配的纺液来生产，而不是能够分配长连续纤维所需体积的较大容器。结果，纤维的均匀性差、再现性差或两者都差。

实验室规模的基于注射器的方法产生的纤维具有高度可变的机械性能。例如，怀俄明大学、亚利桑那州立大学、桑迪亚国家实验室和犹他州立大学的合作发表了一项工作，其中使用大肠杆菌以小规模生产了4种不同的蜘蛛丝衍生蛋白。An等人，Biomacromolecules 2012,13,3938-3948。用于纯化的细胞悬液体积约为800mL，并且纺丝装置使用1mL注射器从中纺丝纤维。这种方法产生了2-3米长的纤维。然后用眼检查这些纤维以排除可见的大缺陷，并选择2cm长的片段用于分析。通过这些小规模方法生产的初生纤维(as-spun fiber)的机械性能的平均变异系数(CV)对于强力(strength)为40％，对于延伸度(extension)为36％，对于韧度(toughness)为59％。通过这些小规模方法生产的拉曳(即拉伸)纤维的机械性能的平均变异系数(CV)对于强力为35％，对于延伸度为88％，对于韧度为97％。在这种情况下，平均CV是指纺液(spin dope)中使用的4种不同蛋白的平均CV。此外，这些纤维的平均强力不足以用于商业纱和织物生产。

另一项使用哺乳动物细胞以小体积生产蜘蛛丝衍生蛋白的研究产生的纤维也具有高度可变的机械性能。Lazaris等人，Science 295，Jan 18,2002,472-476。测试了来自同一生产方法的七种纤维，其平均韧度为0.895gpd，且CV为61％。

已经为纤维、纱和织物开发了各种测试方法。美国纺织化学家和染色师协会(TheAmerican Association ofTextile Chemists and Colorists，AATCC)已经开发了一系列纤维和纺织品的测试。标准AATCC测试对于纺织品领域的普通技术人员来说是已知的，并且可以在2016 AATCC Technical Manual(ISBN 978-1-942323-01-3)中找到，并且通过引用整体并入。

为了制造包含重组蛋白纤维的商品，需要以低成本生产大量均质纤维的方法。因此，所需要的是生产具有均匀性质的重组蛋白纤维的大规模方法，其中这些性质足以用于商业纱纺纱和纺织品生产。

以下是用于实施本发明的具体实施方案的实例。提供这些实例仅用于说明目的，并不意图以任何方式限制本发明的范围。已经努力确保关于所使用的数字(例如，量、温度等)的准确性，但是当然应该允许一些实验误差和偏差。

实例中使用的试剂通常可商购获得，或者可使用本领域已知的市售仪器、方法或试剂制备。前述实例说明了本文描述的各个方面和本文描述的方法的实施。这些实例不旨在提供本发明的许多不同实施方案的穷尽描述。因此，尽管为了清楚理解的目的已经通过说明和实例详细地描述了前述发明，但是本领域普通技术人员将容易地认识到，可以在不脱离本发明的精神或所附权利要求的范围的情况下对其进行许多改变和修改。

发明内容

在一些实施方案中，本文提供了长均质重组蛋白纤维，其包含至少600m的连续纤维长度，其中所述纤维的平均性能包括：比强度(tenacity)大于或等于12cN/特；线密度(linear density)小于或等于6分特；沿长度方向比强度变异系数小于15％；沿长度方向线密度变异系数小于20％，其中使用ASTM D3822-14测量比强度，使用ASTM D1577测量线密度。

在一些实施方案中，重组蛋白纤维的长度为至少50m。在一些实施方案中，重组蛋白纤维的长度为至少650m。

在一些实施方案中，沿重组蛋白纤维的长度方向重组蛋白纤维的比强度具有小于10％的变异系数。在一些实施方案中，沿重组蛋白纤维的长度方向重组蛋白纤维的线性密度具有小于15％的变异系数。

在一些实施方案中，重组蛋白纤维的平均断裂伸长率(elongation at break)大于25％，并且沿重组蛋白纤维的长度方向重组蛋白纤维的断裂伸长率具有小于35％的变异系数。

在一些实施方案中，重组蛋白纤维的平均初始模量大于480cN/特，并且重组蛋白纤维的初始模量沿长度方向具有小于5％的变异系数。

在一些实施方案中，重组蛋白纤维的平均伸长率(elongation)大于24％，并且重组蛋白纤维的伸长率沿重组蛋白纤维的长度方向具有小于45％的变异系数。

在一些实施方案中，重组蛋白纤维的平均断裂功(work at rupture)大于3cN*cm，并且重组蛋白纤维的断裂功沿着重组蛋白纤维的长度方向具有小于50％的变异系数。

在一些实施方案中，重组蛋白纤维的平均断裂力(force at rupture)大于7cN，并且重组蛋白纤维的断裂力沿重组蛋白纤维的长度方向具有小于25％的变异系数。

在一些实施方案中，重组蛋白纤维通过湿法纺丝包含重组蛋白粉末的纺液来生产。在一些实施方案中，重组蛋白粉末是小于65％(质量比)的蛋白质性嵌段共聚物。

在一些实施方案中，重组蛋白纤维包含含有重复单元的蛋白序列，其中每个重复单元与包含2至20个准重复单元的序列具有至少95％的序列同一性，每个准重复单元具有包含{GGY-[GPG-X₁]_n1-GPS-(A)_n2}的组成，其中对于每个准重复单元：X₁独立地选自由以下组成的组：SGGQQ、GAGQQ、GQGPY、AGQQ和SQ；并且n1为4至8，n2为6至10。在一些实施方案中，对于至少一半的准重复单元，n1为4至5。在一些实施方案中，对于至少一半的准重复单元，n2为5至8。

在一些实施方案中，每个准重复单元与MaSp2拖丝蛋白子序列具有至少95％的序列同一性。在一些实施方案中，重复单元包含SEQ ID NO：1。

在一些实施方案中，重组蛋白序列包含富丙氨酸区域和富甘氨酸区域，其中：富丙氨酸区域形成多个纳米晶体β-折叠；并且富甘氨酸区域形成多个β-转角结构。

在一些实施方案中，使用FAVIMAT纤维拉伸测试设备型号Favimat+和Robot2测量重组蛋白纤维的线密度和比强度。

在一些实施方案中，重组纤维不是MaSp2拖丝蛋白。

在一些实施方案中，本文还提供了包含本文提供的重组蛋白纤维的纱，其中纱是长丝纱(filament yarn)。在一些实施方案中，纱是细纱(spun yarn)。在一些实施方案中，纱是混纺纱(blended yarn)。

在一些实施方案中，本文还提供了包含纱的纺织品，所述纱包含本文提供的重组蛋白纤维，其中所述纺织品是针织(knitted)纺织品。在一些实施方案中，纺织品是圆机针织(circular-knitted)纺织品、横机针织(flat-knitted)纺织品或经编(warp-knitted)纺织品。

在一些实施方案中，本文还提供了包含纱的纺织品，所述纱包含本文提供的重组蛋白纤维，其中所述纺织品是织造纺织品(woven textile)。在一些实施方案中，纺织品是平纹织造纺织品(plain weave textile)、多臂织造纺织品(dobby weave textile)或提花织造纺织品(jacquard weave textile)。

在一些实施方案中，本文还提供了包含纱的纺织品，所述纱包含本文提供的重组蛋白纤维，其中所述纺织品是非织造纺织品(non-woven textile)。在一些实施方案中，纺织品是针刺纺织品(needle punched textile)、水刺纺织品(spunlace textile)、湿法成网纺织品(wet-laid textile)、干法成网纺织品(dry-laid textile)、熔喷纺织品(melt-blown textile)或3-D打印非织造纺织品。

附图说明

图1示意性地说明了一个实施方案中本公开的嵌段共聚物的分子结构。

图2显示了在实施方案中从本公开的纤维测量的最大拉伸强力。

图3显示了在实施方案中从本公开的纤维测量的线密度。

图4显示了在实施方案中从本公开的纤维测量的应力-应变曲线。

附图仅出于说明的目的描绘了本公开的各种实施方案。本领域技术人员从以下讨论将容易地认识到，可以采用本文所示的结构和方法的替代实施方案而不脱离本文所述的原理。

定义

重组蛋白纤维(RPF)是从重组蛋白产生的纤维。在某些情况下，构成RPF的蛋白可含有连结的重复单元和准重复单元。重复单元定义为在多肽内完全重复的氨基酸序列。准重复是不完全的重复，即，准重复到准重复之间存在从一些序列变化。每个重复可以由连结的准重复构成。

氨基酸可以用其单字母代码或三字母代码表示。单字母代码、氨基酸名称和三字母代码如下：G-甘氨酸(Gly)，P-脯氨酸(Pro)，A-丙氨酸(Ala)，V-缬氨酸(Val)，L-亮氨酸(Leu)，I-异亮氨酸(Ile)，M-蛋氨酸(Met)，C-半胱氨酸(Cys)，F-苯丙氨酸(Phe)，Y-酪氨酸(Tyr)，W-色氨酸(Trp)，H-组氨酸(His)，K-赖氨酸(Lys)，R-精氨酸(Arg)，Q-谷氨酰胺(Gln)，N-天冬酰胺(Asn)，E-谷氨酸(Glu)，D-天冬氨酸(Asp)，S-丝氨酸(Ser)，T-苏氨酸(Thr)。

长丝纱是由多于一根纤维长丝组成的纱，所述纤维长丝在纱的整个长度上伸展。长丝纱也可称为复丝纱。长丝纱的结构受到捻拧量(amount of twist)的影响，并且在某些情况下受到纤维变形(texturing)的影响。长丝纱的性能可受到纱结构、构成纤维的纤维与纤维摩擦以及构成纤维的性质的影响。在一些实施方案中，选择纱结构和RPF性质以赋予所得纱各种特征。纱的性能也可受纱中纤维(即长丝)数量的影响。本申请中的长丝纱可以是复丝纱。在整个说明书中，“长丝纱”可以指扁平长丝纱(flat filament yarn)、变形长丝纱(textured filament yarn)、拉伸长丝纱(drawn filament yarn)、未拉伸长丝纱(undrawnfilament yarn)或任何结构的长丝纱。

通过将短纤维(staple fiber)捻合在一起以制成抱合纱(或线或“单纱”)来制造细纱(spun yarn)。细纱的结构受纺纱方法参数的影响。细纱的性能受到诸如纱结构、纤维与纤维摩擦以及构成纤维的性质等参数的影响。

混纺纱是一类包含混合在一起的各种纤维的纱。在不同的实施方案中，RPF可以与棉、毛、其他动物纤维、聚酰胺、丙烯酸、尼龙、亚麻、聚酯和/或其组合共混。RPF可以与非重组蛋白纤维混合，或与多于一种其他类型的非重组蛋白纤维混合。RPF还可以与具有与第一类RPF不同性质的第二类RPF混合。在本公开中，混纺纱具体是指与非RPF或第二类RPF混合成纱的RPF。尽管氨纶通常使用与上述其他混纺纱稍微不同的方法和结构掺入纱中(例如，包覆RPF/氨纶纱具有用RPF包覆的氨纶芯，以便在纺织品中视觉上隐藏氨纶)，因此，复合RPF/氨纶纱是混纺纱的另一个例子。

“变形的(textured)”纤维或纱是经过将直长丝排列成卷曲、卷绕或环化的长丝的工艺的纤维或纱。用于处理变形纤维和纱的方法的一些实例是空气喷射变形、假捻变形或填匣箱变形。

测量单纤维延伸性能的标准试验方法是ASTM D3822-14。通过单股方法测量纱(或多根纤维一起)的延伸性能的标准试验方法是ASTM D2256-10。使用这些标准之一测量在本公开中测量的所有纤维和纱的机械性能。

本公开中纤维的一些机械性能以MPa为单位进行了报告(即10⁶N/m²，或每单位面积的力)，一些以cN/特(每线密度的力)为单位进行了报告。使用定制仪器获得以MPa报告的纤维的机械性能的测量值，该仪器包括线性致动器和校准的测力传感器，并且通过光学显微镜测量了纤维直径。使用FAVIMAT测试设备(具体地，Favimat+和Robot2模型)获得以cN/特报告的纤维的机械性能的测量值，其包括使用振动方法(例如，根据ASTM D1577)测量纤维线密度。为了将测量值从MPa精确地转换为cN/特，使用纤维的体积密度(例如以g/cm³为单位)的估计值。使用以g/cm³为单位的体积密度(“BD”)，可以将MPa为单位的单位面积的力(“FA”)转换为以cN/特为单位的单位线密度的力(“FLD”)的，的表达式为FLD＝FA/(10*BD)。由于重组丝的体积密度可以变化，因此以MPa为单位的给定纤维比强度值不转化为以cN/特为单位的给定的纤维比强度值。然而，如果假定重组丝的体积密度为1.1至1.4g/cm³，那么机械性能值可以在一定误差范围内从一组单位转换成另一组。例如，如果纤维的质量密度为1.1g/cm³，则100MPa的最大拉伸应力相当于约9.1cN/特，并且如果纤维的质量密度是1.4g/cm³，则100MPa的最大拉伸应力相当于约7.1cN/特。

纤维或纱的“断裂功”是从预拉伸载荷点到断裂载荷点所做的功。使纤维或纱达到断裂载荷所需的能量可以从载荷-伸长率曲线下面积获得。因此，断裂功单位可以是cN*cm。纤维或纱的“韧度”是使纤维或纱断裂所需的每单位质量的能量。韧度是应力-应变曲线的积分，可以通过将断裂功除以被测试的纤维或纱样品的质量来计算。因此韧度单位可以是cN/特。

在整个本公开和权利要求书中，当提及氨基酸的百分比时，该百分比表示摩尔分数百分比(不是重量分数百分比)。

在整个本公开和权利要求书中，在提及方法步骤的情况下，执行步骤的顺序可以与描述它们的顺序不同，只要产生可操作方法的结果即可。

在整个本公开中，“沿着纤维的长度方向”是指以一定间隔沿着纤维的长度方向采集的样品。在一些实施例中，“沿着纤维的长度方向”可以指以例如每米1个、每2米1个、每5米1个、每20米1个、每50米1个或者每100米1个的间隔采集的样本。如果纤维是从纺织品或服装取样的，那么“沿着纤维的长度方向”也可以指以例如每1cm²一个，或者每2cm² 1个，或每5cm² 1个，或每10cm² 1个，或每20cm² 1个，或每50cm² 1个，或每100cm² 1个，或每200cm²1个，或每500cm² 1个的间隔从纺织品或服装的不同区域采集的样品。

群体的可定量性质的变异系数对于本领域技术人员而言是已知的，以群体性质的标准偏差除以群体性质的平均值的形式。在讨论变异系数时，从纤维、纱或纺织品采集足够的样品，以朝人为的低CV方向充分减轻低样品偏差。在本公开中描述的所有实施方案中，用于计算CV的样品总数大于或等于20。在一些实施方案中，样品的总数是20，或40，或60，或80，或100，或大于100。

当在本公开中提及一系列值(值的范围)时，例如，“从X到Y”，该范围包括该范围的端值，即该范围包括X和Y。

详细说明

重组蛋白纤维工程化

可以将重组蛋白纤维(即RPF)工程化为具有不同机械、结构、化学和生物学性质。针对不同性质对长均质RPF工程化的一些方法是蛋白序列设计(例如，更高的GPG与聚丙氨酸之比以改善弹性，其中甘氨酸占多肽的25-50％之间)，和/或微生物菌株设计和/或生长条件和/或蛋白质纯化，和/或纤维纺丝条件(例如，改变喷丝头直径以调节纤维直径)。

本公开的实施方案包括长均质RPF。在一些实施方案中，“长均质RPF”的长度大于20m，或大于50m，或大于100m，或大于200m，或大于300m，或大于400m，或大于500m，或大于750m，或大于1000m，或大于1500m，或大于2000m，或大于5000m，或大于10000m，或20至2000m，或50至2000m，或100至2000m，或200至2000m，或500至2000m，或20至5000m，或50至5000m，或100至5000m，或200至5000m，或500至5000m，或20至10000m，或50至10000m，或100至10000m，或200至10000m，或500至10000m，以及沿纤维长度方向均匀的物理(例如，线密度，直径)、机械(例如，最大比强度、初始模量、延伸性、韧度)、化学(例如，吸湿、回潮)和/或生物学(例如抗微生物)性质，其中物理、机械和/或化学性质具有沿纤维长度的小于50％，或小于40％，或小于30％，或小于20％，或小于15％，或小于10％，或小于5％，或0.1％至50％，或0.1％至40％，或0.1％至30％，或0.1％至20％，或0.1％至15％，或0.1％至10％，或1％至50％，或1％至40％，或1％至30％，或1％至20％，或1％至15％，或1％至10％的CV。在许多实施方案中，长均质RPF被工程化为包含各种改进的机械、结构、化学和生物学性能。在一些实施方案中，长均质RPF用于制造纱、纺织品和/或产品。在实施方案中，选择纱、纺织品和/或产品结构以及长均质RPF性质，以赋予由长均质RPF织成的所得纱、纺织品和/或产品各种特征。

在一些实施方案中，可以通过改变蛋白序列来工程化长均质RPF的亲水性和/或吸湿性。在一些实施方案中，通过增加序列中实质上亲水的氨基酸与实质上疏水的氨基酸的比例来增加RPF亲水性和/或吸湿性，而不破坏纤维形成特征，例如聚丙氨酸残基段。重组蜘蛛丝多肽序列中相对极性(相对亲水)氨基酸的实例是谷氨酰胺、丝氨酸和酪氨酸，而甘氨酸和丙氨酸是相对疏水的。在一些实施方案中，包含亲水性RPF的长均质RPF包含大于25％的甘氨酸，或大于30％的甘氨酸，或大于35％的甘氨酸，或大于40％的甘氨酸，或大于45％的甘氨酸，或25％至45％的甘氨酸，或25％至40％的甘氨酸，或25％至35％的甘氨酸，或35％至45％的甘氨酸，或35％至40％的甘氨酸，或40％至45％的甘氨酸。在一些实施方案中，包含亲水性RPF的长均质RPF包含大于5％的谷氨酰胺，或大于10％的谷氨酰胺，或大于15％的谷氨酰胺，或大于20％的谷氨酰胺，或大于25％的谷氨酰胺，或5％至10％的谷氨酰胺，或10％至15％的谷氨酰胺，或15％至20％的谷氨酰胺，或20％至25％的谷氨酰胺。在一些实施方案中，包含高吸湿性RPF的长均质RPF包含大于25％的甘氨酸，或大于30％的甘氨酸，或大于35％的甘氨酸，或大于40％的甘氨酸，或大于45％的甘氨酸，或25％至45％的甘氨酸，或25％至40％的甘氨酸，或25％至35％的甘氨酸，或35％至45％的甘氨酸，或35％至40％的甘氨酸，或40％至45％的甘氨酸。在一些实施方案中，包含高吸湿性RPF的长均质RPF包含大于5％的谷氨酰胺，或大于10％的谷氨酰胺，或大于15％的谷氨酰胺，或大于20％的谷氨酰胺，或大于25％的谷氨酰胺，或5％至10％的谷氨酰胺，或10％至15％的谷氨酰胺，或15％至20％的谷氨酰胺，或20％至25％谷氨酰胺。在一些实施方案中，高吸湿性RPF在浸没在温度21℃+/-1℃的水中时，可具有大于10％，或大于15％，或大于20％，或大于25％，或大于30％，或大于35％，或大于40％，或大于45％，或大于50％，或大于60％，或大于70％，或大于80％，或大于90％，或10％至20％，或20％至30％，或30％至40％，或40％至50％，或50％至60％，或60％至70％，或70％至80％，或80％至90％，或90％至100％，或20％至35％，或15％至40％，或15％至35％的中值或平均直径变化。

在一些实施方案中，可以通过改变构成纺织品的纤维的纺丝参数来工程化纺织品的芯吸性(wickability)。在一些实施方案中，可以通过改变凝固浴中的停留时间，或通过改变凝固浴中蛋白质溶剂与蛋白质非溶剂的比例，来改变纤维横截面形状。本公开的凝固浴中停留时间在所公开范围的长端点(例如大于60秒)处理的长均质RPF产生皱纹横截面。也就是说，每根纤维均具有位于纤维外表面上的多个皱纹(或可选地“沟槽”)。这些皱纹中的每一个均平行于皱纹设于其上的相应纤维的纵向轴线。这些皱纹可以作为通道来辅助包括水在内的液体的芯吸。这些具有特定横截面的长均质RPF也可以形成长丝纱、细纱或混纺纱。含有具有特定横截面的长均质RPF的长丝纱或细纱或混纺纱可用于制造具有特定水分传输性能(例如更高的芯吸速率)的纺织品。

在一些实施方案中，将抗微生物蛋白基序添加到蛋白序列中以赋予所得长均质RPF抗菌性质，以及改善包含长均质RPF的长丝纱、细纱或混纺纱和织物的抗微生物性质。抗微生物蛋白序列基序的一些实例是人抗微生物肽----人嗜中性粒细胞防御素2(HNP-2)、人嗜中性粒细胞防御素4(HNP-4)和铁调节素(hepcidin)。这些抗微生物氨基酸序列可以在每个准重复单元，或每2个准重复单元，或每3个准重复单元，或每4个准重复单元，或每5个准重复单元，或每6个准重复单元，或每7个准重复单元，或每8个准重复单元，或每9个准重复单元，或每10个准重复单元，或每12个准重复单元，或每14个准重复单元，或每16个准重复单元，或每18个准重复单元，或每20个准重复单元，或每30个准重复单元，或每40个准重复单元，或每50个准重复单元，或每60个准重复单元，或每70个准重复单元，或每80个准重复单元，或每90个准重复单元，或每100个准重复单元后添加到蜘蛛丝衍生的多肽序列中。在一些实施方案中，使用AATCC测试方法100-2012测试含有包含具有这类抗微生物氨基酸序列的长均质RPF的长丝纱、短纤纱或混纺纱的纺织品，并且24小时内菌落形成单位的增加小于100倍，或24小时内菌落形成单位增加小于500倍，或24小时内菌落形成单位增加小于1000倍，或24小时内菌落形成单位变化为从减少100倍至增加1000倍。

在一些实施方案中，通过增加蛋白序列中GPG与聚丙氨酸的比例来增加长均质RPF的延伸性。在一些实施方案中，具有高度延伸性的长均质RPF(例如延伸性大于3％，或大于10％，或大于20％，或大于30％，或3至30％，或3至100％)包含大于25％的甘氨酸，或大于30％的甘氨酸，或大于35％的甘氨酸，或大于40％的甘氨酸，或大于45％的甘氨酸，或25％和45％的甘氨酸，或25％至40％的甘氨酸，或25％至35％的甘氨酸，或35％至45％的甘氨酸，或35％至40％的甘氨酸，或40％至45％的甘氨酸。

在一些实施方案中，通过增加包含长均质RPF的蛋白的单分散性来增加长均质RPF的最大拉伸强力(maximun tensible strength)。在一些实施方案中，通过工程化用于产生重组蛋白以分泌蛋白的微生物菌株，改善了包含长均质RPF的蛋白的单分散性。反过来，改善的单分散性改善了长均质RPF的最大拉伸强力。在一些实施方案中，由用于生产具有高拉伸强力(例如大于10cN/特)的长均质RPF的任何本公开的多肽组成的纺液的蛋白质(其合成在WO2015042164A2中描述，尤其在第114-134段中，其通过引用并入本文)基本上是单分散的。在本公开中，“基本上单分散”可以是纺液中>50％，或>55％，或>60％，或>65％，或>70％，或>75％，或>80％，或>85％，或>90％，或>95％，或>99％的蛋白质(此处百分比为质量百分比)具有的分子量>50％，或>55％，或>60％，或>65％，或>70％，或>75％，或>80％，或>85％，或>90％，或>95％，或>99％的所编码蛋白质的全长分子量。在本公开中，“基本上单分散”还包括纺液混合物，其中纺液中50％至100％，或60％至100％，或70％至100％，或80％至100％，或90％至100％，或50％至99％，或60％至99％，或70％至99％，或80％至99％，或90％至99％的蛋白质(这里的百分比是质量百分比)具有的分子量是所编码蛋白质的全长分子量的50％至100％，或60％至100％，或70％至100％，或80％至100％，或90％至100％，或50％至99％，或60％至99％，或70％至99％，或80％至99％，或90％至99％。

断裂功是韧度的衡量标准，兼具弹性和比强度。因此，在一些实施方案中，通过组合蛋白序列工程化和菌株工程化来增加长均质RPF的韧度，以同时增加弹性和比强度，如本公开中所述。在一些实施方案中，具有高度韧度的长均质RPF(例如使用ASTM D3822-14测量的大于100cN/特)包含大于25％的甘氨酸，或大于30％的甘氨酸，或大于35％的甘氨酸，或大于40％的甘氨酸，或大于45％的甘氨酸，或25％至45％或25％至40％或25％至35％的甘氨酸，或35％至45％的甘氨酸，或35％至40％的甘氨酸，或40％至45％的甘氨酸。在一些实施方案中，具有高断裂功(例如使用ASTM D3822-14测量的大于0.5cN*cm)的长均质RPF包含大于25％的甘氨酸，或大于30％的甘氨酸，或大于35％的甘氨酸，或大于40％的甘氨酸，或大于45％的甘氨酸，或25％至45％或25％至40％或25％至35％的甘氨酸，或35％至45％的甘氨酸，或35％至40％的甘氨酸，或40％至45％的甘氨酸。在一些实施方案中，包含具有高韧度(例如使用ASTM D3822-14测量的大于100cN/特)或高断裂功(例如使用ASTM D3822-14测量的大于0.5cN*cm)的RPF的，由本公开的任何多肽表达的纺液的蛋白(其合成描述于WO2015042164A2，尤其是第114-134段，其通过引用并入本文)由基本上是单分散的。

在一些实施方案中，通过工程化蛋白质以具有更好的分子间力来增加长均质RPF的初始模量。在一些实施方案中，通过添加在包含纤维的分子之间提供氢键和交联键的蛋白组件来增加分子间力。改善分子间力的蛋白基序的一个实例是通过增加用于分子间结晶的聚丙氨酸链段的数量。增加分子间力的多肽工程化的另一个例子是通过添加能够共价交联的氨基酸，例如半胱氨酸的二硫键。具有特定分子间力的长均质RPF可具有高初始模量。在一些实施方案中，具有上述工程化多肽的长均质RPF可具有大于50cN/特，或大于115cN/特，或大于200cN/特，或大于400cN/特，或大于550cN/特，或大于600cN/特，或大于800cN/特，或大于1000cN/特，或大于2000cN/特，或大于3000cN/特，或大于4000cN/特，或大于5000cN/特，或200至900cN/特，或100至7000cN/特，或500至7000cN/特，或50至7000cN/特，或100至5000cN/特，或500至5000cN/特，或50至5000cN/特，或100至2000cN/特，或500至2000cN/特，或50至2000cN/特，或100至1000cN/特，或500至1000cN/特，或50至1000cN/特，或50至500cN/特，或100至1000cN/特，或500至1000cN/特，或100至700cN/特的高初始模量(使用ASTM D3822-14测量)。

在一些实施方案中，通过在纺丝期间增加纤维的拉伸比来增加长均质RPF的初始模量。在一些实施方案中，具有高初始模量的长均质RPF具有大于1.5X，或大于2X，或大于3X，或大于4X，或大于5X，或大于6X，或大于8X，或大于10X，或大于15X，或大于20X，或大于25X，或大于30X，或1.5X至30X，或1.5X至20X，或1.5X至15X，或1.5X至10X，或1.5X至6X，或1.5X至4X，或2X至30X，或2X至20X，或2X至15X，或2X至10X，或2X至6X，或2X至4X，或4X至30X，或4X至20X，或4X至15X，或4X至10X，或4X至6X，或6X至30X，或6X至20X，或6X至15X，或6X至10X，或10X至30X，或10X至20X，或10X至15X的拉伸比。

在一些实施方案中，通过改变喷丝头孔口形状来改变长均质RPF横截面形状。在一些实施方案中，通过增加或减少喷丝头孔口直径来增加或减少长均质RPF直径或线密度。纤维的柔软度受直径或线密度的高度影响，并且在一些实施方案中，喷丝头直径也可用于通过降低纤维的细度来调节长均质RPF的柔软度。在一些实施方案中，长均质RPF的线密度可以通过在纺丝期间使用大于1.5X，或大于2X，或大于3X，或大于4X，或大于5X，或大于6X，或大于8X，或大于10X，或大于15X，或大于20X，或大于25X，或大于30X，或1.5X至30X，或1.5X至20X，或1.5X至15X，或1.5X至10X，或1.5X至6X，或1.5X至4X，或2X至30X，或2X至20X，或2X至15X，或2X至10X，或2X至6X，或2X至4X，或4X至30X，或4X至20X，或4X至15X，或4X至10X，或4X至6X，或6X至30X，或6X至20X，或6X至15X，或6X至10X，或10X至30X，或10X至20X，或10X至15X的拉伸比，从小于10分特(即，decitex,dtex)，或小于5分特，或小于1分特，或1至20分特，或1至10分进行调节。在一些实施方案中，具有良好柔软度的纺织品包含长均质RPF，其纤维线密度小于10分特，或小于5分特，或小于1分特，或1至20分特，或1至10分特。织物的悬垂性受到包含织物的纤维的线密度或直径的高度影响，并且在一些实施方案中，喷丝头直径或拉伸比也可用于通过增加或减少包含织物的长均质RPF的细度来调整织物的悬垂性。在一些实施方案中，具有所需垂悬性的纺织品包括含有长均质RPF的长丝纱，或细纱，或混纺纱，其中纤维线密度小于10分特，或小于5分特，或小于1分特，或1至20分特，或1到10分特。

在一些实施方案中，可以通过改变凝固浴中的停留时间，或通过改变凝固浴中蛋白溶剂与蛋白非溶剂的比例来改变长均质RPF横截面形状。凝固浴中的停留时间在公开范围的长端处理的本公开的长均质RPF产生皱纹横截面。也就是说，每个长均质RPF具有位于纤维外表面上的多个皱纹(或者可选地“沟槽”)。这些皱纹中的每一个均平行于波纹位于其上的相应纤维的纵向轴线。纤维的光泽也受到表面光滑度的高度影响。具有更光滑表面的长均质RPF具有更高的光泽，并且在一些实施方案中，还可以通过改变凝固浴停留时间或化学性质来调节纤维的光泽。长丝纱或细纱或混纺纱也可包含具有特定横截面的长均质RPF，以产生具有低光泽或高光泽的纱。重组蛋白纤维蛋白设计

使用以下蛋白和方法可以产生长均质RPF。

本公开的实施方案包括基于衍生自MaSp2的重组蜘蛛丝蛋白片段序列从合成的蛋白共聚物合成的纤维，例如来自物种横纹金蛛(Argiope bruennichi)。每种合成的纤维均含有包含2至20个重复单元的蛋白分子，其中每个重复单元的分子量大于约20kDal。在共聚物的每个重复单元内有超过约60个氨基酸残基，其被组织成许多“准重复单元”。在一些实施方案中，本公开中描述的多肽的重复单元与MaSp2拖丝蛋白序列具有至少95％的序列同一性。

与利用具有较多数目的较短正确重复单元的多肽相比，利用具有较少长正确重复单元的长多肽来产生重组蜘蛛丝纤维具有许多优点。一个重要的区别是“长正确重复”被定义为其中没有连结的较短正确重复的氨基酸序列。具有长正确重复的长多肽比具有更多数的短重复的长多肽更容易加工，因为它们受导致DNA片段化的同源重组影响较少，它们对无定形域比结晶域组成以及对纳米晶域的平均大小和尺寸分布提供更多控制，并且它们在纤维形成之前的中间加工步骤中不会发生不希望的结晶。贯穿本公开，术语“重复单元”是指在较大序列内正确重复的子序列。

贯穿本公开，无论在何处提及数值范围，该范围均包括落在该范围内的每个值，如同明确地写出，并且还包括界定该范围的值。因此，“从X到Y”的范围包括落在X和Y之间的每个值，并且包括X和Y。

在两个或更多个核酸或多肽序列的上下文中，术语百分比“同一性”是指，当针对最大对应关系进行比较并比对时，两个或更多个序列或子序列具有特定百分比的相同的核苷酸或氨基酸残基，如使用下面描述的序列比较算法之一(例如，BLASTP和BLASTN或本领域技术人员可用的其他算法)或通过视觉检查测量的。取决于应用，百分比“同一性”可以存在于被比较序列的区域(即，子序列)上，例如，在功能域上，或者，存在于待比较的两个序列的全长上。在本公开内容中，“区域”被认为是多肽内连续残基段中的6个或更多个氨基酸。

对于序列比较，通常一个序列充当与测试序列进行比较的参考序列。当使用序列比较算法时，将测试和参考序列输入计算机，如果需要，指定子序列坐标，并指定序列算法程序参数。然后，序列比较算法基于指定的程序参数计算测试序列相对于参考序列的百分比序列同一性。

用于比较的序列最佳比对可以例如通过Smith&Waterman，Adv.Appl.Math.2：482(1981)的局部同源性算法、通过Needleman&Wunsch，J.Mol.Biol.48：443(1970)的同源性比对算法、通过Pearson&Lipman，Proc.Nat'l.Acad.Sci.USA 85：2444(1988)的寻找相似性方法、通过这些算法的计算机化实现(威斯康星遗传学软件包(Wisconsin GeneticsSoftware Package)中的GAP、BESTFIT、FASTA和TFASTA，Genetics Computer Group，575Science Dr.，Madison，Wis.)，或通过视觉检查(通常参见Ausubel等人，下文)来进行。

适用于确定百分比序列同一性和序列相似性的算法的一个实例是BLAST算法，其在Altschul等人，J.Mol.Biol.215：403-10(1990)中描述。用于进行BLAST分析的软件可通过国家生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information)公开获得。此类软件还可用于确定在多肽序列内或在此类序列的结构域内发现的任何特定氨基酸的摩尔百分比。普通技术人员将认识到这样的百分比也可以通过检查和手动计算来确定。

图1示意性地示出了在一个实施方案中的本公开的示例性共聚物分子。本公开的嵌段共聚物分子在每个重复单元中包括超过60，或超过100，或超过150，或超过200，或超过250，或超过300，或超过350，或超过400，或超过450，或超过500，或超过600，或超过700，或超过800，或超过900，或超过1000个氨基酸残基，或60至1000，或100至1000，或200至1000，或300至1000，或400至1000，或500至1000，或150至1000，或150至400，或150至500，或150至750，或200至400，或200至500，或200至750，或250至350，或250至400，或250至500，或250至750，或250至1000，或300至500，或300至750个氨基酸残基。本公开的多肽分子的每个重复单元均可具有20kDal至100kDal，或大于20kDal，或大于10kDal，或大于5kDal，或5至60kDal，或5至40kDal，或5至20kDal，或5至100kDal，或5至50kDal，或10至20kDal，或10至40kDal，或10至60kDal，或10至100kDal，或10至50kDal，或20至100kDal，或20至80kDal，或20至60kDal，或20至40kDal，或20至30kDal的分子量。本公开的共聚物分子可在每个重复单元中包括超过300个氨基酸残基。本公开的共聚物分子可在每个重复单元中包含约315个氨基酸残基。这些氨基酸残基在分子内以几种不同的水平进行组织。本公开的共聚物分子包括重复单元的2至20次出现。连结重复单元后，本公开的多肽分子可以是20kDal至2000kDal，或大于20kDal，或大于10kDal，或大于5kDal，或5至400kDal，或5至300kDal，或5至200kDal，或5至100kDal，或5至50kDal，或5至500kDal，或5至1000kDal，或5至2000kDal，或10至400kDal，或10至300kDal，或10至200kDal，或10至100kDal，或10至50kDal，或10至500kDal，或10至1000kDal，或10至2000kDal，或20至400kDal，或20至300kDal，或20至200kDal，或40至300kDal，或40至500kDal，或20至100kDal，或20至50kDal，或20至500kDal，或20至1000kDal，或20至2000kDal的分子量。如图1所示，共聚物纤维的每个“重复单元”均包含2至20个“准重复”单元(即n3为2至20)。准重复不必是正确重复。每个重复可以由连结的准重复组成。式1显示了根据本公开的准重复单元的组成。

{GGY-[GPG-X₁]_n1-GPS-(A)_n2}_n3。(式1)

可变组成元素X₁(称为“基序”)是根据式2中所示的以下氨基酸序列中的任何一条，并且X₁在每个准重复单元内随机变化。

X₁＝SGGQQ或GAGQQ或GQGPY或AGQQ或SQ(式2)

再次参考式1，由式1中的“GGY-[GPG-X₁]_n1-GPS”表示的准重复单元的组成元素被称为“第一区域”。部分通过重复准重复单元内第一区域4到8次形成准重复单元。也就是说，n1的值表明在单个准重复单元内重复的第一区域单元的数量，n1的值是4、5、6、7或8中的任何一个。由“(A)_n2”表示的组成元素称为“第二区域”，并且通过在每个准重复单元内重复氨基酸序列“A”n2次而形成。也就是说，n2的值表明在单个准重复单元内重复的第二区域单元的数量，n2的值为6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20中的任何一个。在一些实施方案中，本公开多肽的重复单元与含有由式1和2描述的准重复的序列具有至少95％的序列同一性。在一些实施方案中，本公开多肽的重复单元与含有由式1和2描述的准重复的序列具有至少80％，或至少90％，或至少95％，或至少99％的序列同一性。

式1中描述的第一区域被认为是富甘氨酸区域。如果序列内的6个或更多个连续氨基酸超过45％是甘氨酸，则区域可以是富含甘氨酸的。如果序列内的12个或更多个连续氨基酸超过45％是甘氨酸，则区域可以是富含甘氨酸的。如果序列内的18个或更多个连续氨基酸超过45％是甘氨酸，则区域可以是富含甘氨酸的。如果序列内的4个或更多个，或6个或更多个，或10个或更多个，或12个或更多个，或15个或更多个，或20个或更多个，或25个或更多个，或30个或更多个，或40个或更多个，或50或更多个，或60或更多个，或70或更多个，或80或更多个，或100或更多个，或150或更多个连续氨基酸超过30％，或超过40％，或超过45％，或超过50％，或超过55％是甘氨酸，或超过60％是甘氨酸，或超过70％是甘氨酸，或超过80％是甘氨酸，或30％至80％，或40％至80％，或45％至80％，或30％至55％，或30％至50％，或30％至45％，或30％至40％，或40％至50％，或40％至55％，或40％至60％是甘氨酸，则区域可以是富含甘氨酸的。如果序列内的5至150，或10至150，或12至150，或12至100，或12至80，或12至60，或20至60个连续氨基酸超过30％，或超过40％，或超过45％，或超过50％，或超过55％是甘氨酸，或超过60％是甘氨酸，或超过70％是甘氨酸，或超过80％是甘氨酸，或30％至80％，或40％至80％，或45％至80％，或30％至55％，或30％至50％，或30％至少45％，或30％至40％，或40％至50％，或40％至55％，或40％至60％是甘氨酸，则区域可以是富含甘氨酸酸的。此外，富甘氨酸区域可具有小于10％，或小于20％，或小于30％，或小于40％的丙氨酸，或约0％至10％，或约0％至20％，或约0％至30％，或约0％至40％是丙氨酸。如果序列内的4个或更多个，或6个或更多个，或8个或更多个，或10个或更多个连续氨基酸超过70％，或超过75％，或超过80％，或超过85％，或超过90％是丙氨酸，或70％至约100％，或75％至约100％，或80％至约100％，或85％至约100％，或90％至约100％是丙氨酸，则区域可以是富含丙氨酸的。如果序列内的4至10，或4至12，或4至15，或6至10，或6至12，或6至15，或4至20，或6至20个连续氨基酸超过70％，或超过75％，或超过80％，或超过85％，或超过90％是丙氨酸，或70％至约100％，或75％至约100％，或80％至约100％，或85％至约100％，或90％至约100％是丙氨酸，则区域可以是富含丙氨酸的。本公开中描述的重复可具有6，或多于2，或多于4或多于6，或多于8，或多于10，或多于15，或多于20，或2至25，或2至10，或4至10，或2至8，或4至8个富丙氨酸区域。本公开中描述的重复可具有6，或多于2，或多于4或多于6，或多于8，或多于10，或多于15，或多于20，或2至25，或2至10，或4至10，或2至8，或4至8个富甘氨酸区域。

在一些实施方案中，长均质RPF包含含有由式1和式2描述的SEQ的蛋白。在一些实施方案中，长均质RPF包含具有重复单元的蛋白，其中每个重复单元与包含2至20个准重复单元的序列具有至少95％的序列同一性，并且每个准重复单元具有{GGY-[GPG-X₁]_n1-GPS-(A)_n2}的组成，并且对于每个准重复单元，X₁独立地选自由SGGQQ、GAGQQ、GQGPY、AGQQ和SQ组成的组，并且n1是4到8，n2是6到10。

如下面进一步描述的，共聚物分子的一个实例包括三个“长”准重复，然后是三个“短”准重复单元。“长”准重复单元由准重复单元组成，所述准重复单元不使用相同的X₁成分(如式2所示)连续两次以上，或者在重复单元中使用多于两次。每个“短”准重复单元包括式2中鉴定的任意氨基酸序列，但不管使用的氨基酸序列如何，相同的序列位于分子内的相同位置。此外，在该示例共聚物分子中，6个准重复中不超过3个准重复共享相同的X₁。“短”准重复单元是其中n1＝4或5的那些(如式1所示)。长准重复单元定义为其中n1＝6、7或8的那些(如式1所示)。

在一些实施方案中，共聚物的重复单元由X_qr准重复单元组成，其中X_qr的数目为2至20，并且短准重复单元的数目是X_sqr且长准重复单元的数目是X_lqr，其中

X_sqr+X_lqr＝Xqr(式3)

并且X_sqr是从1至(X_qr-1)的数字，并且X_lqr是从1至(X_qr-1)的数字。

在另一个实施方案中，对于至少一半的准重复单元，n1为4至5。在又一个实施方案中，对于至少一半的准重复单元，n2为5至8。

本公开的共聚物分子的一个特征是形成纳米晶区域，虽然不希望受理论束缚，但据信其由β-折叠区域的堆叠和由α-螺旋结构、β转角结构或两者组成的无定形区域形成。分子中的聚丙氨酸区域(或在一些中是(GA)_n区域)在大壶状(MA)纤维内形成结晶β-折叠。大壶状和鞭状蜘蛛丝重复单元内的其他区域(例如含有GPGGX、GPGQQ、GGX，其中X＝A、S或Y，GPG、SGGQQ、GAGQQ、GQGPY、AGQQ和SQ)可形成无定形橡胶状结构，其包括α-螺旋和含β转角的结构。此外，经由氨基酸序列和长度以及纤维形成、加工和后处理的条件赋予纤维形态以二级、三级和四级结构。材料表征技术(例如NMR、FUR和X射线衍射)表明天然MA蜘蛛丝和源自MA蜘蛛丝序列的重组丝内的聚丙氨酸结晶域通常非常小(<10nm)。纤维可以是高度结晶的或高度无定形的，或结晶和无定形区域的混合物，但推测具有最佳机械性质的纤维由10-40％体积的结晶材料组成。在一些实施方案中，本公开中描述的多肽的重复单元与MA拖丝蛋白序列具有至少80％，或至少90％，或至少95％，或至少99％的序列同一性。在一些实施方案中，本公开中描述的多肽的重复单元与MaSp2拖丝蛋白序列具有至少80％，或至少90％，或至少95％，或至少99％的序列同一性。在一些实施方案中，本公开中描述的多肽的重复单元与蜘蛛拖丝蛋白序列具有至少80％，或至少90％，或至少95％，或至少99％的序列同一性。在一些实施方案中，本公开中描述的多肽的准重复单元与MA拖丝蛋白序列具有至少80％，或至少90％，或至少95％，或至少99％的序列同一性。在一些实施方案中，本公开中描述的多肽的准重复单元与MaSp2拖丝蛋白序列具有至少80％，或至少90％，或至少95％，或至少99％的序列同一性。在一些实施方案中，本公开中描述的多肽的准重复单元与蜘蛛拖丝蛋白序列具有至少80％，或至少90％，或至少95％，或至少99％的序列同一性。

虽然不希望受理论束缚，但蜘蛛丝内蛋白的结构特性理论上与纤维机械性质有关。纤维中的结晶区域与纤维的拉伸强力有关，而无定形区域与纤维的延伸性有关。与鞭状腺丝相比，大壶状腺(MA)丝往往具有更高的强力(strength)和更低的延伸性，并且同样地，与鞭状腺丝相比，MA丝具有更高的结晶区域体积分数。此外，基于蜘蛛丝蛋白的结晶区域和无定形区域的分子动力学的理论模型支持结晶区域与纤维的拉伸强力(tensilestrength)相关联的论点，而无定形区域与纤维的延伸性相关联。此外，理论建模支持二级、三级和四级结构对RPF机械性质的重要性。例如，纳米结晶结构域的随机、平行和连续空间分布的组装以及无定形区域内缠结链之间以及无定形区域和纳米结晶区域之间的相互作用力的强力都影响了所得纤维的理论机械性质。

形成具有良好机械性质的纤维的蛋白嵌段共聚物的重复单元可以使用一部分丝多肽合成。可用作本公开的蛋白嵌段共聚物中的重复的一些示例性序列示于表1中。这些多肽重复单元含有富丙氨酸区域和富甘氨酸区域，并且长度为150个氨基酸或更长。使用共同拥有的PCT公开WO 2015042164中教导的毕赤酵母表达系统证明了这些示例性序列的表达。

表1：可用作重复单元的示例性序列

在一个实施方案中，使用SEQ ID NO.1合成形成具有良好机械性能的纤维的嵌段共聚物多肽重复单元。该重复单元含有6个准重复，其每一个均包括如本文所述的组成不同的基序。该重复单元可以被连结1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20次以形成20kDal至535kDal，或大于20kDal，或大于10kDal，或大于5kDal，或5至400kDal，或5至300kDal，或5至200kDal，或5至100kDal，或5至50kDal，或5至600kDal，或5至800kDal，或5至1000kDal，或10至400kDal，或10至300kDal，或10至200kDal，或10至100kDal，或10至50kDal，或10至600kDal，或10至800kDal，或10至1000kDal，或20至400kDal，或20至300kDal，或20至200kDal，或20至100kDal，或20至50kDal，或40至300kDal，或40至500kDal，或20至600kDal，或20至800kDal，或20至1000kDal的多肽分子。该多肽重复单元还包含与纳米结晶区域相关的聚丙氨酸区域，以及与包含β-转角的较少结晶区域相关的富甘氨酸区域。在其他实施方案中，重复选自SEQ ID No：2-97列出的任何序列。

在一些实施方案中，长均质RPF包含含有SEQ ID No：1-97列表中的一个或多个序列的蛋白。

在一些实施方案中，多肽的准重复单元可以通过式{GGY-[GPG-X₁]_n1-GPS-(A)_n2}描述，其中X₁独立地选自SGGQQ、GAGQQ、GQGPY、AGQQ和SQ，n1是4到8的数字，且n2是6到20的数字。重复单元由多个准重复单元组成。在另外的实施方案中，3个“长”准重复之后是3个“短”准重复单元。如上所述，短准重复单元是其中nl＝4或5的那些。长准重复单元定义为其中n1＝6、7或8的那些。在一些实施方案中，所有短准重复在重复单元的每个准重复单元内的相同位置具有相同的X₁基序。在一些实施方案中，6个准重复单元中不超过3个准重复单元共享相同的X₁基序。

在另外的实施方案中，重复单元由在重复单元内不使用相同的X₁连续多于两次的准重复单元组成。在另外的实施方案中，重复单元由准重复单元组成，其中至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18,19或20个准重复在重复单元的单个准重复单元中不使用相同的X₁超过2次。

在一些实施方案中，由所述多肽形成的纤维的结构形成β-折叠结构、β-转角结构或α-螺旋结构。在一些实施方案中，所形成的纤维的二级、三级和四级蛋白结构被描述为具有纳米结晶β-折叠区域、无定形β-转角区域、无定形α螺旋区域、嵌入非晶体基质中的空间上随机分布的纳米结晶区域或嵌入非晶体基质中的随机取向的纳米结晶区域。

在一些实施方案中，用于形成具有如本文所述的机械性质的纤维的多肽包括长度为20至100个氨基酸的富甘氨酸区域，其与长度为4至20个氨基酸的聚丙氨酸区域连结。在一些实施方案中，用于形成具有良好机械性质的纤维的多肽包含5-25％的聚丙氨酸区域(4至20个聚丙氨酸残基)。在一些实施方案中，用于形成具有良好机械性质的纤维的多肽包含25-50％的甘氨酸。在一些实施方案中，用于形成具有良好机械性质的纤维的多肽包含15-35％的GGX，其中X是任何氨基酸。在一些实施方案中，用于形成具有良好机械性质的纤维的多肽包含15-60％GPG。在一些实施方案中，用于形成具有良好机械性质的纤维的多肽包含10-40％的丙氨酸。在一些实施方案中，用于形成具有良好机械性质的纤维的多肽包含0-20％的脯氨酸。在一些实施方案中，用于形成具有良好机械性质的纤维的多肽包含10-50％的β转角。在一些实施方案中，用于形成具有良好机械性质的纤维的多肽包含10-50％的α-螺旋组成。在一些实施方案中，所有这些组成范围将适用于同一多肽。在一些实施方案中，这些组成范围中的两个或更多个将适用于同一多肽。

重组蛋白纤维纺液和纺丝参数

可以使用以下加工条件和方法生产长均质RPF。

在一些实施方案中，合成纺液，其含有从本公开的任何多肽表达的蛋白。使用公开的技术制备纺液，例如在WO2015042164A2，特别是在第114-134段中发现的技术。在一些实施方案中，通过使用标准混合技术将包含纯化的干燥嵌段共聚物多肽的粉末(下文中称为“重组多肽粉末”)溶解在基于甲酸的纺丝溶液中来制备纤维纺液。根据实施方案，重组多肽粉末可以包含多种杂质，并且由重组蛋白(即，形成蛋白纤维的蛋白嵌段共聚物)的量表示的重组蛋白粉末的纯度(质量比)可以为30-100％、40-90％、50-90％、60-90％、30-70％、30-40％和/或30-65％。将纺液混合直至通过目视检查确定多肽完全溶解。将纺液脱气并通过离心除去未溶解的颗粒。

在一个实施方案中，通过定量分析尺寸分离方法的结果来确定为预期长度的至少一定百分比(例如，80％)的蛋白的比例。在一个实施方案中，尺寸分离方法可以包括尺寸排阻色谱法。在一个实施方案中，尺寸分离方法可包括凝胶电泳。定量分析可包括通过积分色谱图或光密度扫描峰的面积来确定落入指定大小范围内的总蛋白的分数。例如，如果样品经历尺寸分离方法，并且对应于全长、60％全长和20％全长的峰下相对面积是3：2：1，那么全长的分数相当于总共6质量份中的3份＝50％质量比。

在一些实施方案中，从本公开的任何多肽表达的纺液的蛋白基本上是单分散的。在一些实施方案中，纺液中从本公开的任何多肽表达的纺液蛋白具有5％至99％，或5％至50％，或50％至99％，或20％至80％，或40％至60％，或5％至30％，或70％至99％，或5％至20％，或5％至10％，或80％至99％，或90％至99％的蛋白质具有5％至99％，或5％至50％，或50％至99％，或20％至80％，或40％至60％，或5％至30％，或70％至99％，或5％至20％，或5％至10％，或80％至99％，或90％至99％的编码蛋白分子量的分子量。“编码蛋白”定义为由蛋白表达中使用的DNA编码的多肽氨基酸序列。换句话说，“编码蛋白”是在蛋白生产过程的任何阶段均没有不完美过程(例如，转录错误、蛋白质降解、同源重组、截短，蛋白片段化、蛋白凝聚)的情况下产生的多肽。纺液中蛋白的更高单分散性(换言之，更高的纯度)可以具有生产具有更好机械性质(例如更高的初始模量、更高的延伸性、更高的极限拉伸强力和更高的最大拉伸强力)的纤维的优点。

在其他实施方案中，下述纤维仍然能够产生具有良好机械性质的纤维：具有低单分散性，纺液中<10％，或<15％，或<20％，或<25％，或<30％，或<35％，或<40％，或<45％，或<50％的蛋白质具有>50％，或>55％，或>60％，或>65％，或>70％，或>75％，或>80％，或>85％，或>90％，或>95％，或>99％由蛋白质表达中使用的DNA编码的蛋白质的分子量的分子量。通过使用本公开其他地方描述的长多肽重复单元、合适的多肽组成和纺液以及纤维纺丝参数，由低纯度纺液形成的纤维实现了本文所述的机械性质(例如，高初始模量和/或延伸性)。

在其他实施方案中，蛋白质通过自微生物如巴斯德毕赤酵母、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌或哺乳动物细胞分泌而产生。任选地，分泌速率为至少20mg/g DCW/hr(DCW＝干细胞重量)。任选地，然后将蛋白质回收、分离并使用含有溶剂的纺液纺成纤维。可用于纺液的溶剂类别的一些实例是含水的、无机的或有机的，包括但不限于乙醇、甲醇、异丙醇、叔丁醇、乙酸乙酯和乙二醇。已经公开了用于合成重组蛋白嵌段共聚物的各种方法，例如在WO2015042164A2，特别是在第114-134段中发现的那些。

在一些实施方案中，纤维通过喷丝头挤出以形成长均质的RPF，例如大于20m长。连续纤维制造包括以下过程：泵送、过滤、纤维成形和任选的纤维处理。将纺液泵送通过过滤器，然后通过包含小孔的喷丝头。通过过滤器和喷丝头的流体路径中的阻力在这些元件中的每一个上产生压降。所需泵送压力和泵的类型取决于系统元件的固有流体动力学性质，用于互连它们的路径以及纺液液体的粘度。过滤用于筛除可能导致纤维缺陷，或导致其中一个喷丝头孔阻塞的颗粒。在一些实施方案中，使用格栅过滤或深滤床过滤系统。使用湿法纺丝形成RPF，并且纺液在离开喷丝头孔时在凝固浴中凝固。由于凝固纤维和凝结剂之间的摩擦，连续纤维制造采用比用于其他纺丝工艺(例如熔融纺丝或干法纺丝)的纺丝速度更低的纺丝速度。在一些实施方案中，使用纺丝后纤维处理，例如冷拉伸或热拉伸。拉伸赋予纤维更高程度的聚合物取向，这导致机械性质改善。

在一些实施方案中，使用本领域已知方法的元件将多肽溶液纺成纤维。这些方法包括例如湿法纺丝、干喷湿法纺丝和干法纺丝。在优选的湿法纺丝实施方案中，长丝通过孔口挤出到液体凝固浴中。在一个实施方案中，在接触凝固浴之前，可以通过气隙挤出长丝。在干喷湿法纺丝工艺中，纺丝溶液在进入凝固浴之前在惰性非凝固流体(例如空气)中被变细和拉伸。合适的凝固流体与湿法纺丝工艺中使用的凝固流体相同。

在其他实施方案中，选择用于湿法纺丝的凝固浴条件以促进具有某些机械性质的纤维形成。任选地，凝固浴保持在0-90℃，更优选20-60℃的温度。任选地，凝固浴包含约60％、70％、80％、90％或甚至100％的醇，优选异丙醇、乙醇或甲醇。任选地，凝固浴为95：5、90：10、85：15、80：20、75：25、70：30、65：35、60：40、55：45或50:50体积比的甲醇：水。任选地，凝固浴含有添加剂以增强纤维机械性质，例如在20至60℃的温度下包含硫酸铵、氯化钠、硫酸钠或其他蛋白沉淀盐的添加剂。

在一些实施方案中，挤出的长丝或纤维通过一个以上的浴。对于其中使用多于一个浴的实施方案，不同的浴具有不同或相同的化学组成。在一些实施方案中，挤出的长丝或纤维通过一个以上的凝固浴。对于其中使用多于一个凝固浴的实施方案，不同的凝固浴具有不同或相同的化学组成。可调节停留时间以改善机械性质，例如在凝固浴中2秒至100分钟。可以调节卷取/拉伸速率以改善纤维机械性质，例如0.1至100米/分钟的速率。

任选地，长丝或纤维也通过一个或多个漂洗浴以除去残留的溶剂和/或凝固剂。减少盐或醇浓度优选至最终水浴的漂洗浴优选遵从盐浴或醇浴。

挤出后，可以拉伸长丝或纤维。拉伸可以改善长丝的一致性、轴向取向和韧度。通过凝固浴的组成可以增强拉伸。拉伸也可以在含有增塑剂如水、甘油或盐溶液的拉伸浴中进行。拉伸也可以在含有交联剂如戊二醛或甲醛的拉伸浴中进行。拉伸可在25-100℃的温度下进行以改变纤维性质，优选在60℃下进行。如在连续方法中常见的，可以在前述凝固、洗涤、增塑和/或交联过程中同时进行拉伸。拉伸比取决于被加工的长丝。在一些实施例中，拉伸速率为约4×，或5×，或6×，或7×，或8×，或9×，或10×，或11×，或12×，或13×，或14×，或15×于从凝固浴的卷取速率。

在本发明的某些实施方案中，在挤出之后或拉伸之后将长丝缠绕在卷丝筒上。缠绕速率通常为1至500m/min，优选10至50m/min。

还可以调节拉伸比以改善纤维机械性质。在不同的实施方案中，拉伸比为1.5X至6X。在一个实施方案中，较低的拉伸比改善了纤维的延伸性。在一个实施方案中，较高的拉伸比改善了纤维最大拉伸强力。拉伸也可以在不同的环境中进行，例如溶液、潮湿空气或高温。

以凝固浴中在公开范围的较长端的停留时间处理的本公开纤维产生了皱纹横截面。也就是说，每根纤维具有位于纤维外表面上的多个皱纹(或可选地“沟槽”)。这些皱纹中的每一个均平行于皱纹位于其上的相应纤维的纵向轴线。在凝固浴中用较高乙醇含量处理的本公开的纤维产生中空芯纤维。也就是说，纤维包括内表面和外表面。内表面限定了平行于纤维纵轴的中空芯。

在一些实施方案中，使用水、酸、溶剂和盐中的一种或多种的组合制备凝固浴或第一凝固浴，包括但不限于以下类别的化学物质：布朗斯台德-洛瑞酸、路易斯酸、二元氢化物酸、有机酸、金属阳离子酸、有机溶剂、无机溶剂，碱金属盐和碱土金属盐。用于制备凝固浴或第一凝固浴的酸的一些实例是稀盐酸、稀硫酸、甲酸和乙酸。用于制备第一凝固浴的溶剂的一些实例是乙醇、甲醇、异丙醇、叔丁醇、乙酸乙酯和乙二醇。用于制备凝固浴或第一凝固浴的盐的实例包括LiCl、KCl、BeCl₂、MgCl₂、CaCl₂、NaCl、硫酸铵、硫酸钠和其他硝酸盐、硫酸盐或磷酸盐。

在一些实施方案中，选择凝固浴或第一凝固浴的化学组成和挤出参数，使得纤维在凝固浴或第一凝固浴中保持半透明。在一些实施方案中，选择凝固浴或第一凝固浴的化学组成和挤出参数以减慢凝固浴或第一凝固浴中纤维的凝固速率，这改善了后续拉伸步骤中所得纤维的拉伸能力。在各种实施方案中，这些后续的拉伸步骤在不同的环境中完成，包括湿(wet)环境、干燥环境和潮湿(humid)的空气环境。湿环境的实例包括一个或多个额外的浴或凝固浴。在一些实施方案中，纤维在第一凝固浴后行进通过一个或多个浴。在实施方案中，使用水、酸、溶剂和盐的一种或多种的组合制备一种或多种额外的浴或凝固浴，包括但不限于以下类别的化学品：布朗斯台德-洛瑞酸、路易斯酸、二元氢化物酸、有机酸、金属阳离子酸、有机溶剂、无机溶剂、碱金属盐和碱土金属盐。用于制备第二浴或凝固浴的酸的一些实例是稀盐酸、稀硫酸、甲酸和乙酸。用于制备第二凝固浴的溶剂的一些实例是乙醇、甲醇、异丙醇、叔丁醇、乙酸乙酯和乙二醇。用于制备第二浴或凝固浴的盐的一些实例包括LiCl、KCl、MgCl₂、CaCl₂、NaCl、硫酸铵、硫酸钠和其他硝酸盐、硫酸盐或磷酸盐。在一些实施方案中，存在两个凝固浴，其中第一凝固浴具有与第二凝固浴不同的化学组成，并且第二凝固浴具有比第一凝固浴更高的溶剂浓度。在一些实施方案中，存在多于两个凝固浴，并且第一凝固浴具有与第二凝固浴不同的化学组成，并且第二凝固浴具有比第一凝固浴更低的溶剂浓度。在一些实施方案中，有两个浴，第一个是凝固浴且第二个是洗涤浴。在一些实施方案中，第一凝固浴具有与第二洗涤浴不同的化学组成，并且第二洗涤浴具有比第一浴更高的溶剂浓度。在一些实施方案中，存在多于两个浴，并且第一浴具有与第二浴不同的化学组成，并且第二浴具有比第一浴更低的溶剂浓度。

在一些实施方案中，使用水、酸、溶剂和盐中的一种或多种的组合进一步制备纺液，包括但不限于以下类别的化学品：布朗斯台德-洛瑞酸、路易斯酸、二元氢化物酸、有机酸、金属阳离子酸、有机溶剂、无机溶剂、碱金属盐和碱土金属盐。用于制备纺液的酸的一些实例是稀盐酸、稀硫酸、甲酸和乙酸。用于制备纺液的溶剂的一些实例是乙醇、甲醇、异丙醇、叔丁醇、乙酸乙酯和乙二醇。用于制备纺液的盐的一些实例是LiCl、KCl、MgCl₂、CaCl₂、NaCl、硫酸铵、硫酸钠和其它硝酸盐、硫酸盐或磷酸盐。

在一些实施方案中，选择喷丝头以增强纤维机械性质。喷丝头的尺寸可以是0.001cm至5cm长，且直径为25至200μm。在一些实施方案中，喷丝头包括多个孔口以同时纺丝多根纤维。在一些实施方案中，喷丝头的横截面在孔口处逐渐变细至最小直径，是直壁的，并且然后快速变细至孔口，或包括多个收缩。来自喷丝头的纺液的挤出压力也可以变化，以影响纤维机械性质，范围为10-1000psi。纤维性质和挤出压力之间的相互作用可受纺液粘度、拉伸/卷取速率和凝固浴化学的影响。

纺液中蛋白质相对于溶剂的浓度也是一个重要参数。在一些实施方案中，蛋白重量比浓度为溶液的20％，或25％，或30％，或35％，或40％，或45％或50％，或55％，或20％至55％，在20％至40％，或30％至40％，或30％至55％，或30％至50％,溶剂和其他添加剂构成溶液的余量。

长均质重组蛋白纤维纺液和纺丝参数

描述了处理长均质RPF的方法。在一些实施例中，长均质RPF的长度大于20m，或大于50m，或大于100m，或大于200m，或大于300m，或大于400m，或大于500m，或大于750m，或大于1000m，或大于1500m，或大于2000m，或大于5000m，或大于10000m，或20至2000m，或50至2000m，或100至2000m，或200至2000m，或500至2000m，或20至5000m，或50至5000m，或100至5000m，或200至5000m，或500至5000m，或20至10000m，或50至10000m，或100至10000m，或200至10000m，或500至10000m，并沿纤维长度方向具有均匀的物理、机械和/或化学性质。在一些实施方案中，物理、机械和/或化学性质沿纤维长度方向的CV小于50％，或小于40％，或小于30％，或小于20％，或小于15％，或小于10％，或小于5％，或0.1％至50％，或0.1％至40％，或0.1％至30％，或0.1％至20％，或0.1％至15％，或0.1％至10％，或1％至50％，或1％至40％，或1％至30％，或1％至20％，或1％至15％，或从1％到10％。纺丝长均质RPF时，以下工艺参数和条件是有用的指导原则。应混合纺液以使粘度梯度/不均质性最小化。应该使纺液粘度变化最小化，以便在纺纱过程中不会显著变化。纺液应该没有气泡和颗粒，这些气泡和颗粒会随着时间的推移使过滤器堵塞、堵塞喷丝头孔口，或者在随后的加工步骤(例如，在拉伸步骤中)期间将缺陷引入纤维中从而成为断裂点。挤出压力应该在纺丝过程的持续时间内保持一致(例如，挤出压力应该是非脉动的)。在纺丝过程中凝固浴配方也不应明显改变(例如，归因于浴组分之一的优先蒸发、吸水或浴组分之间的化学反应)。

可以使用升高的温度以及高剪切混合方法(与温和搅拌相反)混合纺液以使粘度梯度/不均质性最小化。升高的温度包括高于22℃且低于纺液溶剂闪点的那些。一些高剪切混合方法包括基于叶轮的混合、均质化、声波混合和行星式混合。

通过使用诸如连续和/或在线搅拌、控制纺液温度以降低分子链迁移率(例如，从4℃至22℃，或约15℃，或约7℃)以及添加一种或多种破坏丝链氢键的离液序列高的添加剂(如尿素、MgCl₂、LiCl、LiBr和/或十二烷基硫酸钠)的方法，纺丝液粘度变化可以最小化，以便在纺丝持续时间内不显著变化。在一些实施方案中，可以将一种或多种离液序列高的添加剂以小于15wt％(即，重量百分比)、小于10wt％、小于5wt％、小于4wt％、小于3wt％、小于2wt％、或小于1wt％、或0.1wt％至15wt％、0.1wt％至10wt％、0.1wt％至5wt％、0.1wt％至2wt％或0.1wt％至1wt％的浓度添加到纺液中。

可以使用各种方法来避免气泡和颗粒，这些气泡和颗粒随着时间的推移使过滤器堵塞，堵塞喷丝头孔口，或者在随后的处理步骤(例如，在拉伸步骤期间)中将缺陷引入纤维中成为断裂点。可以使用诸如在真空下对纺液脱气、纺液离心和纺液超声处理的方法除去气泡。首先使气泡产生最小化的一些方法包括通过表面下添加粉末以及在混合期间除去纺液上的顶部气隙使气泡的引入最小化。可以使用诸如过滤和高相对离心力(RCF)下离心的方法除去颗粒(非丝颗粒、未溶解的丝粉末)。在一些实施方案中，离心在5000至20000RCF下进行，持续15min至30min，温度为4℃至22℃。在一些实施方案中，离心在16000RCF下进行，持续时间大于15min，温度为4℃至22℃，或7000RCF，持续时间大于15min，温度为4℃至22℃。

通过使用容积泵而不是脉动泵(例如，蠕动泵)，可以在纺丝事件期间使纺液通过喷丝头的流动连续(即，非脉动)。容积泵的一些示例是螺杆泵、齿轮泵和活塞泵。

通过使用诸如用定量技术(例如色谱或光谱技术)监测浴组分，并使用凝固浴配方的在线调节来补偿凝固浴组分的变化的方法，凝固浴配方在纺丝事件过程中可以保持明显恒定(例如，归因于浴组分之一的优先蒸发、吸水或浴组分之间的化学反应)。在一些实施方案中，凝固浴制剂的组分浓度的可容许变化为+/-10％绝对浓度，或+/-5％绝对浓度。在一个示例性实施方案中，对于具有20％甲酸和80％乙醇的目标浓度的凝固浴，甲酸浓度的可容许范围可以为10％至40％，制剂余量包含乙醇，或者15％至25％，制剂余量包含乙醇。在一些实施方案中，吸收的水的可容许浓度可小于10％，或小于5％，或小于2％，或小于1％。

长均质重组蛋白纤维

本公开的实施方案包括长度大于20m的RPF。在一些实施方案中，与现有技术的纤维相比，RPF被工程化为包含各种改进的机械、物理、化学和生物学性质。长纤维可以具有均匀的机械性能，如通过沿着纤维长度方向的机械性质的低变异系数(CV)所描述的。长均质RPF的物理性质的一些实例是线密度、横截面形状和直径。长均质RPF的机械性质的一些实例是最大比强度、初始模量、延伸性、韧度和断裂功。长均质RPF的化学性质的一些实例是吸湿、回潮和水分含量。长均质RPF的生物学性质的实例是抗微生物作用。

在讨论变异系数时，从纤维、纱或纺织品中取出足够的样品，以充分减轻低样品超人为的低CV的偏差。在一些实施方案中，沿着纤维长度方向或纱长度方向或跨纺织品区域以规则间隔，以足以消除低样品超人为低CV的偏差的量取样。在一些实施方案中，样品的总数是10，或20，或40，或60，或80，或100，或大于100。

在一些实施方案中，RPF具有改善的机械性质，例如高初始模量、高延伸性、高比强度和高韧度，并且这些性质中的一种或多种沿着纤维的长度方向是均匀的(例如，变异系数小于30％)。在一些实施方案中，沿着长度方向具有改进的均匀机械性质的RPF具有改善的物理性质，例如低线密度(低分特)、小直径、工程化横截面形状和低孔隙率。在一些实施方案中，沿着长度方向具有改进的均匀机械性质的RPF具有改善的化学性质，例如亲水性。在一些实施方案中，沿着长度具有改进的均匀机械性质的RPF具有改进的生物学性质，例如抗微生物。

在一些实施方案中，长RPF(例如，长度大于20m)具有改进的机械性质，例如高初始模量、高延伸性、高比强度和高韧度，其沿纤维的长度方向是均质的(例如，变异系数小于30％)。在一些实施方案中，长RPF(例如，长度大于20m)具有改进的物理性质，例如高细度(低分特)、工程化的横截面形状和孔隙率，其沿纤维长度方向是均质的(例如，变异系数小于30％)。在一些实施方案中，长RPF(例如，长度大于20m)具有改进的化学性质，例如有效吸收水分(例如，当浸没在水中时直径变化大于10％)，其沿纤维长度是均质的(例如，变异系数小于30％)。在一些实施方案中，长RPF(例如，长度大于20m)具有改进的生物学性质，例如抗微生物，其沿纤维长度方向是均质的(例如，变异系数小于30％)。

在一些实施例中，长RPF的长度大于20m，或大于50m，或大于100m，或大于200m，或大于300m，或大于400m，或大于500m，或大于750m，或大于1000m，或大于1500m，或大于2000m，或大于5000m，或大于10000m，或20至2000m，或50至2000m，或100至2000m，或200至2000m，或500至2000m，或20至5000m，或50至5000m，或100至5000m，或200至5000m，或500至5000m，或20至10000m，或50至10000m，或100至10000m，或200至10000m，或500至10000m。

工程化长均质RPF物理性质

在一些实施方案中，长均质RPF的长度大于20m，或大于50m，或大于100m，或大于200m，或大于300m，或大于400m，或大于500m，或大于750m，或大于1000m，或大于1500m，或大于2000m，或大于5000m，或大于10000m，或20至2000m，或50至2000m，或100至2000m，或200至2000m，或500至2000m，或20至5000m，或50至5000m，或100至5000m，或200至5000m，或500至5000m，或20至10000m，或50至10000m，或100至10000m，或200至10000m，或500至10000m，并且其平均或中值线密度小于20分特，或小于15分特，或小于10分特，或小于5分特，或小于3分特，或小于2分特，或小于1.5分特，或大于1.5分特，或大于1.7分特，或大于2分特，或1至30分特，或1至20分特，或1至15分特，或1至10分特，或1至5分特，或1至3分特，或1.5至2分特，或1.5至2.5分特，或0.1至30分特，或0.1至20分特，或0.1至10分特，或0.1至5分特，或0.1至3分特，或0.1至2分特，并且其线密度沿纤维长度方向的CV小于50％，或小于40％，或小于30％，或小于20％，或小于15％，或小于10％，或小于5％，或0.1％至50％，或0.1％至40％，或0.1％至30％，或0.1％至20％，或0.1％至15％，或0.1％至10％，或1％至50％，或1％至40％，或1％至30％，或1％至20％，或1％至15％，或1％至10％。由长均质RPF制成的纱可用于无数的应用，例如构造成绳索、纺织品和服装、室内装饰品或亚麻制品(linens)。

在一些实施方案中，长均质RPF的长度大于20m，或大于50m，或大于100m，或大于200m，或大于300m，或大于400m，或大于500m，或大于750m，或大于1000m，或大于1500m，或大于2000m，或大于5000m，或大于10000m，或20至2000m，或50至2000m，或100至2000m，或200至2000m，或500至2000m，或20至5000m，或50至5000m，或100至5000m，或200至5000m，或500至5000m，或20至10000m，或50至10000m，或100至10000m，或200至10000m，或500至10000m，且其平均或中值直径小于100微米，或小于75微米，或小于50微米，或小于25微米，或小于20微米，或小于15微米，或小于10微米，或小于5微米，或小于2微米，或大于100微米，或大于75微米，或大于50微米，或大于25微米，或大于20微米，或大于15微米，或大于10微米，或大于5微米，或大于1微米，或1至100微米，或1至75微米，或1至50微米，或1至25微米，或1至20微米，或1至15微米，或1至10微米，或1至5微米，或5至100微米，或5至75微米，或5至50微米，或5至25微米，或5至20微米，或5至15微米，或5至10微米，并且其直径沿纤维长度方向的CV小于50％，或小于40％，或小于30％，或小于20％，或小于15％，或小于10％，或小于5％，或0.1％至50％，或0.1％至40％，或0.1％至30％，或0.1％至20％，或0.1％至15％，或0.1％至10％，或1％至50％，或1％至40％，或1％至30％，或1％至20％，或1％至15％，或1％至10％。

微纤维是细度小于约1分特(即直径约10μm)的纤维的分类。H.K.，Kaynak和O.Babaarslan,Woven Fabrics,Croatia:InTech，2012。在一些实施方案中，本文讨论的具有长长度、机械性质、线密度和低变异系数中的一个或多个的长均质RPF的中值或平均线性密度小于1分特(即，直径约15微米)。在一些实施方案中，包含长丝纱或细纱或混纺纱的RPF的中值或平均线密度小于约0.5分特(直径约10微米)。微纤维的小直径赋予消费者所需的微纤维纱和织物一系列品质和特性。微纤维固有地更柔韧(弯曲与纤维直径成反比)，并且因此具有柔软感、低刚度和高悬垂性。微纤维也可以形成具有高纤维密度的长丝纱(每纱横截面积具有更多纤维)，使微纤维纱与其他类似尺寸的纱相比具有更高的强力。微纤维还有助于纱内的离散应力消除，从而产生抗皱织物。此外，与其他防水和防风技术(例如聚乙烯涂层)相比，微纤维在纱内具有高的压实效率，这改善了织物的防水性和防风性，同时保持了透气性。微纤维织物内纤维的高密度产生了纤维之间的微通道结构，这促进毛细管效应并赋予芯吸和快速干燥特性。微纤维纱的高表面积-体积比允许更明亮和更清晰的染色，并且印花织物也具有更清晰和更亮的图案保持性。目前，重组丝纤维的细度不足以导致丝具有微纤维类型特征。美国专利申请公开No.2014/0058066一般性地公开了5-100μm的纤维直径，但实际上没有公开任何直径小至5μm的纤维的工作实例。

在一些实施方案中，长均质RPF具有纵向轴线、内表面和外表面，内表面限定平行于纤维纵向轴线的中空芯。在一些实施方案中，长均质RPF具有纵向轴线和外表面，外表面包括多个皱纹，多个皱纹中的每个皱纹均平行于或基本平行于纤维的纵向轴线。基本平行是指限定纵向纤维轴的线与限定皱纹轴的线之间的角度偏差小于25°或小于20°或小于15°或小于10°或小于5°。在一些实施方案中，长均质RPF具有纵向轴线，横截面形状横向于纵向轴线，其基本上是圆形的，或者基本上是三角形的，或者基本上是双叶的，或者基本上是三叶形的，或者是基本上是卵形的，或基本上是C形的。

当纤维具有光滑表面和圆形横截面时，表面积与体积比相对较小。在一些实施方案中，长均质RPF具有大于1000cm^-1，或1000至3×10⁵cm^-1，或大于1×10⁴cm^-1或大于1×10⁵cm^-1的表面积与体积比。当纤维具有粗糙表面和/或非圆形横截面时，例如如果纤维是有条纹的，则表面积与体积比可以显著更大。在一些实施方案中，长均质RPF的表面积与体积比为1000至3×10⁷cm^-1，或大于1×10⁶cm^-1，或大于1×10⁷cm^-1。具有高表面积与体积比的纤维可用于生物医学应用、过滤器和服装。

工程化长均质RPF机械性质

在一些实施方案中，RPF的长度大于20m，或大于50m，或大于100m，或大于200m，或大于300m，或大于400m，或大于500m，或大于750m，或大于1000m，或大于1500m，或大于2000m，或大于5000m，或大于10000m，或20至2000m，或50至2000m，或100至2000m，或200至2000m，或500至2000m，或20至5000m，或50至5000m，或100至5000m，或200至5000m，或来自500至5000m，或20至10000m，或50至10000m，或100至10000m，或200至10000m，或500至10000m，其中纤维的平均或中值性质包括初始模量大于50cN/特，或大于115cN/特，或大于200cN/特，或大于400cN/特，或大于550cN/特，或大于600cN/特，或大于800cN/特，或大于1000cN/特，或大于2000cN/特，或大于3000cN/特，或大于4000cN/特，或大于5000cN/特，或200至900cN/特，或100至7000cN/特，或500至7000cN/特，或50至7000cN/特，或100至5000cN/特，或500至5000cN/特，或50至5000cN/特，或100至2000cN/特，或500至2000cN/特，或50至2000cN/特，或100至1000cN/特，或500至1000cN/特，或50至1000cN/特，或50至500cN/特，或100至1000cN/特，或500至1000cN/特，或100至700cN/特，和/或最大拉伸强力大于0.5cN/特，或大于1cN/特，或大于2cN/特，或大于4cN/特，或大于6cN/特，或大于7.7cN/特，或大于8cN/特，或大于10cN/特，或大于15cN/特，或大于20cN/特，或大于25cN/特，或大于30cN/特，或大于40cN/特，或大于50cN/特，或大于60cN/特，或大于70cN/特，或大于80cN/特，或大于90cN/特，或大于100cN/特，或0.5cN/特至120cN/特，或1cN/特至120cN/特，或6cN/特至120cN/特，或6cN/特至50cN/特，或6cN/特至30cN/特，或6cN/特至20cN/特，和/或延伸性大于1％，或大于3％，或大于5％，或大于10％，或大于20％，或大于30％，或大于100％，或大于200％，或大于300％，或大于400％，或1％至400％，或1至200％，或1至100％，或1至20％，或1至30％，或1至40％，或10至200％，或10至100％，或10至50％，或10至20％，或10至20％，或50至150％，或100至150％，或300至400％，并且沿纤维长度方向的初始模量、最大拉伸强力和/或延伸性的CV小于50％，或小于40％，或小于30％，或小于20％，或小于15％，或小于10％，或小于5％，或0.1％至50％，或0.1％至40％，或0.1％至30％，或0.1％至20％，或0.1％至15％，或0.1％至10％，或1％至50％，或1％至40％，或1％至30％，或1％至20％，或1％至15％，或1％至10％。测量单根纤维拉伸性质的标准试验方法是ASTMD3822-14。这些纤维机械性质还使得纤维能够用于工业纤维拉伸和成纱方法中。由长均质RPF制成的纱可用于无数的应用，例如构造成绳索、纺织品和服装、室内装饰品或亚麻制品。包括具有高模量、最大比强度和/或延伸性的长均质RPF的长丝纱或细纱或混纺纱可用于许多应用，包括：地毯料和地毯背衬、工业纺织产品(例如轮胎帘子线和轮胎织物、座椅安全带、工业织带和线带、帐篷、钓鱼线和渔网、绳索和线带加强物)、服装织物(如女式透明薄纱袜、内衣、睡衣、踝套和袜子以及各种服装织物)，和内饰和家用产品(如床被套料、家具装饰、窗帘、床罩、床单和帷幔)。

在一些实施方案中，长均质RPF的长度大于20m，或大于50m，或大于100m，或大于200m，或大于300m，或大于400m，或大于500m，或大于750m，或大于1000m，或大于1500m，或大于2000m，或大于5000m，或大于10000m，或20至2000m，或50至2000m，或100至2000m，或200至2000m，或500至2000m，或20至5000m，或50至5000m，或100至5000m，或200至5000m，或500至5000m，或20至10000m，或50至10000m，或100至10000m，或200至10000m，或500至10000m，其中纤维的平均或中值性质包括线密度小于10分特，或小于5分特，或小于3分特，或小于2分特，或小于1.5分特，或大于1.5分特，或大于1.7分特，或大于2分特，或1至15分特，或1至10分特，或1至5分特，或1至3分特，或1.5至2分特，或1.5至2.5分特，并且最大拉伸强力大于0.5cN/特，或大于1cN/特，或大于2cN/特，或大于4cN/特，或大于6cN/特，或大于7.7cN/特，或大于8cN/特，或大于10cN/特，或大于15cN/特，或大于20cN/特，或大于25cN/特，或大于30cN/特，或大于40cN/特，或大于50cN/特，或大于60cN/特，或大于70cN/特，或大于80cN/特，或大于90cN/特，或大于100cN/特，或0.5cN/特至120cN/特，或1cN/特至120cN/特，或6cN/特至120cN/特，或6cN/特至50cN/特，或从6cN/特至30cN/特，或6cN/特至20cN/特，并且沿纤维长度方向的线密度和/或最大拉伸强力的CV小于50％，或小于40％，或小于30％，或小于20％，或小于15％，或小于10％，或小于5％，或0.1％至50％，或0.1％至40％，或0.1％至30％，或0.1％至20％，或0.1％至15％，或0.1％至10％，或1％至50％，或1％至40％，或1％至30％，或1％至20％，或1％至15％，或从1％至10％。

在一些实施方案中，RPF的长度大于20m，或大于50m，或大于100m，或大于200m，或大于300m，或大于400m，或大于500m，或大于750m，或大于1000m，或大于1500m，或大于2000m，或大于5000m，或大于10000m，或20至2000m，或50至2000m，或100至2000m，或200至2000m，或500至2000m，或20至5000m，或50至5000m，或100至5000m，或200至5000m，或500至5000m，或20至10000m，或50至10000m，或100至10000m，或200至10000m，或500至10000m，其中纤维的平均或中值性质包括断裂功大于0.1cN*cm，或大于0.2cN*cm，或大于0.3cN*cm，或大于0.4cN*cm，或大于0.5cN*cm，或大于0.6cN*cm，或大于0.7cN*cm，或大于0.8cN*cm，或大于0.9cN*c m，或大于1cN*cm，或大于1.3cN*cm，或大于2cN*cm，或大于5cN*cm，或大于10cN*cm，或0.1至10cN*cm，或0.1至5cN*cm，或0.1至2cN*cm，或0.2至5cN*cm，或0.2至10cN*cm，或0.2至2cN*cm，或0.3至2cN*cm，或0.4至10cN*cm，或0.4至5cN*cm，或0.4至2cN*cm，或0.4至1cN*cm，或0.5至2cN*cm，或0.5至1.3cN*cm，0.6至2cN*cm，或0.7至1.1cN*cm，并且沿纤维长度方向的断裂功的CV小于50％，或小于40％，或小于30％，或小于20％，或小于15％，或小于10％，或小于5％，或0.1％至50％，或0.1％至40％，或0.1％至30％，或0.1％至20％，或0.1％至15％，或0.1％至10％，或1％至50％，或1％至40％，或1％至30％，或1％至20％，或1％至15％，或1％至10％。

在一些实施方案中，RPF的长度大于20m，或大于50m，或大于100m，或大于200m，或大于300m，或大于400m，或大于500m，或大于750m，或大于1000m，或大于1500m，或大于2000m，或大于5000m，或大于10000m，或20至2000m，或50至2000m，或100至2000m，或200至2000m，或500至2000m，或20至5000m，或50至5000m，或100至5000m，或200至5000m，或来自500至5000m，或20至10000m，或50至10000m，或100至10000m，或200至10000m，或500至10000m，其中纤维的平均或中值性质包括韧度大于2cN/特，或0.5至70cN/特，或大于3cN/特，或大于4cN/特，或大于5cN/特，或大于7.5cN/特，或大于10cN/特，或大于20cN/特，或大于30cN/特，或大于40cN/特，或大于50cN/特，大于60cN/特，或大于70cN/特，或2至3cN/特，或3至4cN/特，或4至5cN/特，或5至7.5cN/特，或7.5至10cN/特，或10至20cN/特，或20至30cN/特，或30至40cN/特，或40至50cN/特，或50至60cN/特，或60至70cN/特，并且沿纤维长度方向的韧度的CV小于50％，或小于40％，或小于30％，或小于20％，或小于15％，或小于10％，或小于5％，或0.1％至50％，或0.1％至40％，或0.1％至30％，或0.1％至20％，或0.1％至15％，或0.1％至10％，或1％至50％，或1％至40％，或1％至30％，或1％至20％，或1％至15％，或1％至10％。包括具有高韧度的长均质RPF的长丝纱或短纤纱或混纺纱可用于许多应用，包括：地毯料和地毯背衬、工业纺织产品(例如轮胎帘子线和轮胎织物、座椅安全带、工业织带和线带、帐篷、钓鱼线和渔网、绳索和线带加强物)，服装织物(如女式透明薄纱袜、内衣、睡衣、踝套和袜子以及各种服装织物)，和内饰和家用产品(如床被套料、家具装饰、窗帘、床罩、床单和帷幔)。

工程化长均质RPF水分性质

纤维的另一种与水分有关的特性是浸没在水中时的膨胀程度。在一些实施方案中，长均质RPF具有高吸湿性。在一些实施方案中，RPF的长度大于20m，或大于50m，或大于100m，或大于200m，或大于300m，或大于400m，或大于500m，或大于750m，或大于1000m，或大于1500m，或大于2000m，或大于5000m，或大于10000m，或20至2000m，或50至2000m，或100至2000m，或200至2000m，或500至2000m，或20至5000m，或50至5000m，或100至5000m，或200至5000m，或500至5000m，或20至10000m，或50至10000m，或100至10000m，或200至10000m，或500至10000m，其中纤维的平均或中值性质包括在21℃+/-1℃的温度下浸没在水中的直径变化大于5％，或0.1％至100％，或大于1％，或大于2％，或大于4％，或大于6％，或大于8％，或大于10％，或大于15％，或大于20％，或大于25％，或大于30％，或大于35％，或大于40％，或大于45％，或大于50％，或大于60％，或大于70％，或大于80％，或大于90％，或5％至10％，或10％至20％，或20％至30％，或30％至40％，或40％至50％，或50％至60％，或60％至70％，或70％至80％，或80％至90％，或90％至100％，或20％至35％，或15％至40％，或15％至35％，并且在21℃+/-1℃的温度下浸没在水中时沿纤维长度方向的直径变化的CV小于50％，或小于40％，或小于30％，或小于20％，或小于15％，或小于10％，或小于5％，或0.1％至50％，或0.1％至40％，或0.1％至30％，或0.1％至20％，或0.1％至15％，或0.1％至10％，或1％至50％，或1％至40％，或1％至30％，或1％至20％，或1％至15％，或1％至10％。这类长均质的RPF可以制成长丝纱、细纱或混纺纱，并且这类长丝纱、细纱或混纺纱可用于纺织品和服装，例如皮肤针织物或织造织物，其中水分从皮肤转移出来是期望的，例如运动服。在一些实施方案中，这些长丝纱或细纱或混纺纱可以构造成嵌芯花线或纺织品或双面针织纺织品。在一些实施方案中，这些纺织品可位于朝向纺织品和/或服装外表面的位置，以允许吸收的水分容易地蒸发。可以使用光学显微镜直接测量纤维直径变化。

纤维的另外两个与水分相关的特性是回潮率和水分含量，它们测量来自环境的水蒸气的吸收。在一种类型的测量中，允许样品在具有已知相对湿度(例如，60-70％相对湿度)和温度(例如，20-25℃)的环境中平衡，然后加热以驱除水(例如，在略高于100℃的温度下)。使用诸如热重分析(TGA)系统的工具，可以测量随时间的初始条件化质量(包含一些水)、最终干质量和质量变化。纤维的回潮率定义为损失的水质量除以干质量。RPF的水分含量定义为损失的水质量除以条件化质量。在一些实施方案中，RPF的长度大于20m，或大于50m，或大于100m，或大于200m，或大于300m，或大于400m，或大于500m，或大于750m，或大于1000m，或大于1500m，或大于2000m，或大于5000m，或大于10000m，或20至2000m，或50至2000m，或100至2000m，或200至2000m，或500至2000m，或20至5000m，或50至5000m，或100至5000m，或200至5000m，或500至5000m，或20至10000m，或50至10000m，或100至10000m，或200至10000m，或500至10000m，其中纤维的平均或中值性质包括在22℃、65％相对湿度环境下由平衡条件化质量测量的并在110℃加热直至达到大约平衡干重时的回潮率或水分含量大于1％，或大于2％，或者大于3％或大于4％，或大于5％，或大于6％，或大于7％，或大于8％，或大于9％，或大于10％，或大于12％，或大于14％，或大于16％，或大于18％，或大于20％，或1％至30％，或1％至30％，或1％至20％，或1％至15％，或1％至10％，或5％至15％，或5％至10％，并且沿纤维长度方向的回潮率或水分含量的CV小于50％，或小于40％，或小于30％，或小于20％，或小于15％，或小于10％，或小于5％，或0.1％至50％，或0.1％至40％，或0.1％至30％，或0.1％至20％，或0.1％至15％，或0.1％至10％，或1％至50％，或1％至40％，或1％至30％，或1％至20％，或1％至15％，或1％至10％。

有许多不同的度量标准来表征纤维和水之间的相互作用。一种这样的方法是测量由与水的接触角表征的纤维表面的亲水性。在一些实施方案中，当用纤维张力计测量并使用装有水的张力计的标准测试进行测试时，长均质RPF的中值或平均张力计接触角小于90度，或小于80度，或小于70度，或小于60度，或60度至90度或60度至80度，或60度至70度，或70度至90度，或70度至80度，或80度至90度之间，并且沿纤维长度方向的张力计接触角的CV小于50％，或小于40％，或小于30％，或小于20％，或小于15％，或小于10％，或小于5％，或0.1％至50％，或0.1％至40％，或0.1％至30％，或0.1％至20％，或0.1％至15％，或0.1％至10％，或1％至50％，或1％至40％，或1％至30％，或1％至20％，或1％至15％，或1％至10％。这类长均质RPF可以制成纱，并且这类纱可用于纺织品，该纺织品使用纤维性质和用于将水分从皮肤拉出的纱结构，以便为穿着者创造更多的舒适感。在一些实施方案中，这些长丝纱或细纱或混纺纱可以构造成嵌芯花线或纺织品或双面针织纺织品。在一些实施方案中，这些纺织品可位于朝向纺织品和/或服装的外表面的位置，以允许吸收的水分容易地蒸发。

在一些实施方案中，长均质RPF具有高吸湿排汗性质。测量芯吸速率的标准方法是用于纺织品垂直芯吸的AATCC测试方法197-2011，以及用于纺织品水平芯吸的AATCC测试方法198-2011。在一些实施方案中，使用AATCC测试方法197-2011测试包括含有长均质RPF的长丝纱或细纱或混纺纱的经纱密度为72经纱/cm和纬纱密度为40纬纱/cm的平纹织物1/1纺织品，并且中值或平均水平芯吸率大于1mm/s，或0.1至100mm/s，或大于0.1mm/s，或大于0.2mm/s，或大于0.4mm/s，或大于0.6mm/s，或大于0.8mm/s，或大于2mm/s，或大于4mm/s，或大于6mm/s，或大于8mm/s，或大于10mm/s，或大于15mm/s，或大于20mm/s，或大于40mm/s，或大于60mm/s，或大于80mm/s，或大于100mm/s，或0.1mm/s至1mm/s，或1mm/s至10mm/s，或10mm/s至20mm/s，或20mm/s至30mm/s，或30mm/s至40mm/s，或40mm/s至50mm/s，或50mm/s至60mm/s，或60mm/s至70mm/s，或70mm/s至80mm/s，或80mm/s至90mm/s，或90mm/s至100mm/s，并且跨纺织品区域的水平芯吸率的CV小于50％，或小于40％，或小于30％，或小于20％，或小于15％，或小于10％，或小于5％，或0.1％至50％，或0.1％至40％，或0.1％至30％，或0.1％至20％，或0.1％至15％，或0.1％至10％，或1％至50％，或1％至40％，或1％至30％，或1％至20％，或1％至15％，或1％至10％。这类含有长均质RPF的长丝纱或细纱或混纺纱可用于纺织品和服装，例如皮肤织物或针织织物，其中从皮肤吸走水分是需要的，例如运动服。在一些实施方案中，这些长丝纱或细纱或混纺纱可以构造成嵌芯花线或纺织品或双面针织纺织品。在一些实施方案中，这些纺织品位于朝向纺织品和/或服装的外表面的位置，以允许吸收的水分容易地蒸发。

长均质RPF性质的组合

在不同的实施方案中，纤维、纱和纺织品特征可以被组合在一起。例如，可以将纤维工程化为具有高吸湿性并具有高延伸性。事实上，本公开中讨论的所有纤维、纱和纺织品性质可彼此组合。然而，在某些情况下，纤维、纱或纺织品性质的定量以及获得性质的方法都是重要的，并且可以改变可以组合哪些性质。例如，通过增加蛋白序列中聚丙氨酸相对于富甘氨酸区域的比例，可以赋予纤维吸湿性，然而，增加蛋白序列中聚丙氨酸区域的比例往往使纤维扩展性降低。表2示出了不相互排斥的纤维、纱和纺织品性质的组合(Y)，以及互相排斥的纤维性质(N)。

表2：纤维、纱和纺织品性质、可行组合

长均质RPF的物理、机械和水分性质的组合的一个实例是线性密度、最大拉伸强力和浸入水中时的直径变化。在一些实施方案中，长均质RPF的长度大于20m，或大于50m，或大于100m，或大于200m，或大于300m，或大于400m，或大于500m，或大于750m，或大于1000m，或大于1500m，或大于2000m，或大于5000m，或大于10000m，或20至2000m，或50至2000m，或100至2000m，或200至2000m，或500至2000m，或20至5000m，或50至5000m，或100至5000m，或200至5000m，或500至5000m，或20至10000m，或50至10000m，或100至10000m，或200至10000m，或500至10000m，其中纤维的平均或中值性质包括线密度小于10分特，或小于5分特，或小于3分特，或小于2分特，或小于1.5分特，或大于1.5分特，或大于1.7分特，或大于2分特，或1至15分特，或1至10分特，或1至5分特，或1至3分特，或1.5至2分特，或1.5至2.5分特，并且最大拉伸强力大于0.5cN/特，或大于1cN/特，或大于2cN/特，或大于4cN/特，或大于6cN/特，或大于7.7cN/特，或大于8cN/特，或大于10cN/特，或大于15cN/特，或大于20cN/特，或大于25cN/特，或大于30cN/特，或大于40cN/特，或大于50cN/特，或大于60cN/特，或大于70cN/特，或大于80cN/特，或大于90cN/特，或大于100cN/特，或0.5cN/特至120cN/特，或1cN/特至120cN/特，或6cN/特至120cN/特，或6cN/特至50cN/特，或6cN/特至30cN/特，或6cN/特至20cN/特，并且在21℃+/-1℃的温度下浸没在水中后直径变化大于5％，或0.1％至100％，或大于1％，或大于2％，或大于4％，或大于6％，或大于8％，或大于10％，或大于15％，或大于20％，或大于25％，或大于30％，或大于35％，或大于40％，或大于45％，或大于50％，或大于60％，或大于70％，或大于80％，或大于90％，或5％至10％，或10％至20％，或20％至30％，或30％至40％，或40％至50％，或50％至60％，或60％至70％，或70％至80％，或80％至90％，或90％至100％，或20％至35％，或15％至40％，或15％至35％，并且在21℃+/-1℃的温度下浸没在水中时线密度和/或最大拉伸强力和/或直径变化沿着纤维长度方向的CV小于50％，或小于40％，或小于30％，或小于20％，或小于15％，或小于10％，或小于5％，或0.1％至50％，或0.1％至40％，或0.1％至30％，或0.1％至20％，或0.1％至15％，或0.1％至10％，或1％至50％，或1％至40％，或1％至30％，或1％至20％，或1％至15％，或1％至10％。

形成重组蛋白纤维纱和纺织品的方法

单独的RPF被制成用于纺织品的纱。存在将长均质RPF制成纱的不同方法，并且存在由包含长均质RPF的纱形成纺织品的不同方法，其产生具有不同结构和性质的纱和纺织品。

根据所需的纱类型，可以使用几种长丝纱形成方法来制造含有长均质RPF的长丝纱。这些方法可包括使用甩丝设备将扁平长丝纤维简单加捻或连续纺丝。包含长均质RPF的变形长丝纱可以进一步经受将直长丝布置成卷曲、卷绕或环状长丝以产生松厚度(bulk)、质地(texture)或拉伸(stretch)的工艺。用于加工包含长均质RPF的变形长丝纱的方法的一些实例是空气喷射变形、假捻变形或填匣箱变形。在使用假捻变形、空气喷射变形或填匣箱装置的纺纱过程中，长丝纱也可以进行变形。也可以使用加热、化学键合或合股。

在一些实施方案中，使用环锭纺纱设备制造包含长均质RPF的纱。在一些实施方案中，使用开口纺丝设备制造包含长均质RPF的纱。在一些实施方案中，使用空气喷射纺丝设备制造包含长均质RPF的纱。在某些实施方案中，施加捻拧导致针对纱的期望机械、结构或其他性质优化捻角。在某些实施方案中，施加到纱内芯的捻拧与纱的外皮相比具有不同的捻角。在整个说明书中，“细(spun)”纱可以指环锭细纱(ring spun yarn)、开口细纱(openend spun yarn)、喷气细纱(air-jet spun yarn)、涡流细纱(vortex spun yarn)，或任何其它生产纱的方法，其中所述纱包括短纤维。

在一些实施方案中，通过纺丝制造包含长均质RPF和/或非RPF的混纺纱。细纱的结构受纺纱方法参数的影响。细纱的性质受到纱结构以及组成纤维的影响。在实施方案中，选择混纺纱结构和长均质RPF特性以及与RPF混合的非RPF的类型，以赋予所得纱各种特征。在一些实施方案中，使用环锭纺纱设备制造混纺纱。在一些实施方案中，使用开口纺丝设备制造混纺纱。在一些实施方案中，使用空气喷射纺丝设备制造混纺纱。在许多实施方案中，施加一定捻角的捻拧以优化混纺纱的机械性质。在许多实施方案中，施加到纱内芯的捻拧(twist)与混纺纱的外皮相比具有不同的捻角。

在一些实施方案中，采用制造细纱的方法，其中提供多个RPF，将纤维切成短纤维，将纤维输送到纺丝设备，并提供捻拧以将纤维纺成纱。在一些实施方案中，纺丝设备是环锭纺纱设备。在一些实施方案中，纺丝设备是开口纺丝设备。在一些实施方案中，纺丝设备是空气喷射纺丝设备。在一些实施方案中，在纺丝之前粗梳(card)纤维。在一些实施方案中，在纺丝之前精梳(comb)纤维。

在一些实施方案中，采用制备混纺细纱的方法，其中提供多个长均质RPF和非RPF，将纤维切成短纤维，将纤维装入纺丝设备中，并提供捻拧以将纤维纺成纱。在一些实施方案中，纺丝设备是环锭纺纱设备。在一些实施方案中，纺纱设备是开口纺纱设备。在一些实施方案中，纺丝设备是空气喷射纺丝设备。在一些实施方案中，在纺丝之前粗梳纤维。在一些实施方案中，在纺丝之前精梳纤维。

在一些实施方案中，将包含长均质RPF的纱制成纺织品，例如通过织造或针织。在一些实施方案中，使用圆机针织设备、经编针织设备、横机针织设备、单件针织设备或3-D针织设备通过针织将包含长均质RPF的纱制成纺织品。在一些实施方案中，通过使用平纹织机、多臂织机或提花织机进行织造将含有长均质RPF的纱制成纺织品。在一些实施方案中，使用3d打印方法将长均质RPF制造成纺织品。在一些实施方案中，使用诸如湿法成网、纺丝粘合、缝编(stitch bonding)、水刺(即水力冲击)或针刺的技术将长均质RPF或含有长均质RPF的纱制造成非织造纺织品。在实施方案中，选择纺织品结构、纱结构和长均质RPF性质以赋予所得纱和纺织品各种特征。

实施例

实施例1：重组蛋白纤维纺丝

本实施例中的共聚物是从毕赤酵母(Pichia pastoris)中分泌的，该毕赤酵母通常用于使用公开的技术表达重组DNA，即在WO2015042164 A2，第114-134段中公开的那些。在该实施例中用于纤维纺丝的共聚物多肽是SEQ ID NO.1，连结3次，具有3X FLAG序列：GDYKDDDDKDYKDDDDKDYKDDDDK(SEQ ID NO：98)，其与多肽的C末端结合。使用标准技术纯化和干燥分泌的蛋白质。将干燥的多肽粉末溶解在基于甲酸的纺丝溶剂中以产生均质的纺液。

通过将纺液通过125μm直径的孔口以1：1的长度与直径比挤出到包含20％甲酸的室温醇基凝固浴中，停留时间为约15秒，来纺丝该实施例中的RPF。在张力下将纤维从凝固浴中拉出，然后将其拉伸至其长度的三倍，随后使其干燥。喷丝头外的体积流速约为45μL/min。纺丝事件的持续时间(即纺丝运行)约为10分钟。在纺丝事件中消耗的纺液的体积约为0.45mL。在单次纺纱事件中生产的纤维长度约为200m。

实施例2：长均质重组蛋白纤维的机械性质

图2和3显示了来自1800m RPF的比强度和线密度数据。该实施例中的纤维通过实施例1中描述的方法制备。在每个200米的9个独立的纺丝运行中，使用两批不同的纺液。沿着来自给定纺丝运行的200m纤维的长度方向，以规则的间隔收集23-25个样品，并测量比强度和线密度。

为了确定每个参数的平均值、标准偏差和变异系数(CV)，使用蒙特卡罗方法，其中将数据随机分组为25个数据点440个不同次数的集合。得到的数据绘制在图2和3中。图2显示了针对最大比强度的每组25个数据点的平均值、标准偏差和CV的分布。图3显示了针对线密度的每组25个数据点的平均值、标准偏差和CV的分布。

使用该方法，最大比强度的平均值为9.24cN/特，平均标准偏差为0.50cN/特，并且平均CV为5.40％。从数据还可以观察到来自25个测量的所有440个随机组的平均最大比强度是9cN/特至9.5cN/特。类似地，对于25个测量的440个随机组的最大比强度的标准偏差为0.3cN/特至0.7cN/特，并且对于25个测量的440个随机组的最大比强度的CV为3.5％至7.7％。

使用上述方法，线密度的平均值为8.84分特，平均标准偏差为0.93分特，并且平均CV为10.54％。从数据中还可以观察到，来自25个测量的所有440个随机组的平均线密度为8.3分特至9.3分特。类似地，对于25个测量的440个随机组，线密度的标准偏差为0.6分特至1.4分特，并且对于25个测量的440个随机组的线密度的CV为6.5％至16％。

换句话说，由于采样统计学并且根据1800m纤维内25个数据点的分组，平均测量参数可以变化。但是，通过使用适当的统计学，可以确定平均参数的值至高置信度。例如，对于该实施例中的长均质RPF数据，95％的时间，比强度的CV为4.15％至6.90％，并且95％的时间，线密度的CV为7.45％至13.72％。

该实施例说明本公开中描述的生产长均质纤维的方法是稳健且可再现的，因为多种纺液用于不同的纺丝事件，并且线性密度的平均CV(纤维的物理性质)和比强度的平均CV(纤维的机械性质)分别为约10.4％和5.4％。

实施例3：长均质重组蛋白纤维的机械性质

通过实施例1中描述的方法制备该实施例中的纺液。通过将纺液通过50孔喷丝头挤入包含20％甲酸的室温醇基凝固浴中，停留时间约为28秒，纺丝该实施例中的RPF，其中每个孔口的直径为127μm，长度与直径的比例为1：1。在张力下将纤维从凝固浴中拉出，然后在纯酒精洗涤浴中将其拉伸至其长度的四倍。随后将纤维通过200℃的烘箱并在张力下收集到线轴上。喷丝头外的体积流速约为0.8mL/min。纺丝事件的持续时间约为30分钟。纺纱事件中消耗的材料总体积约为23mL。

图4显示了具有本文所述组成并通过上述方法制备的23根纤维的应力应变曲线。该实施例中的纤维具有大于20cN/特的最大拉伸应力，并且23根纤维的最大拉伸应力的平均值为约18.6cN/特。这组纤维是从长度为800m的50-长丝丝束中取样的，因此在单次纺纱事件中产生了40,000m的纤维。最大拉伸应力范围为约17至21cN/特，并且该实施例中的最大拉伸应力的标准偏差为约1.0cN/特。23根纤维的平均初始模量约为575cN/特，且该实施例中的标准偏差约为6.7cN/特。23根纤维的平均最大伸长率约为10.2％，并且该实施例中的标准偏差约为3.6％。23根纤维的平均线密度约为3.1分特，并且本实施例中的标准偏差约为0.11分特。

对于该特定的纺纱事件，以及所用纺液材料的条件和批次，该组纤维的最大拉伸强力的变异系数约为5.4％，这组纤维的初始模量的变异系数约为1.2％，这组纤维的线密度的变异系数约为3.5％。

该实施例说明使用本公开中描述的方法产生了具有高于20cN/特的比强度的长均质RFP。

实施例4：重组18B多肽粉末的纯度

如上文关于实施例1所讨论的，生产该实施例中的共聚物并干燥成粉末(“18B粉末”)。使用尺寸排阻色谱法收集表征与单体18B和聚集体18B(即蛋白嵌段共聚物)相比的高、低和中等分子量杂质的相对量的数据。将18B粉末溶解在5M硫氰酸胍中并注射到YarraSEC-3000SEC-HPLC柱上，以分子量为基础分离成分。折射率用作检测形式。定量18B聚集体、18B单体、低分子量(1-8kDa)杂质、中间分子量杂质(8-50kDa)和高分子量杂质(110-150kDa)。相关组成报告为质量％和面积％。BSA被用作一般蛋白标准，假设所有蛋白质的>90％显示dn/dc值(折射率的响应因子)在彼此的-7％之内。聚(环氧乙烷)用作保留时间标准，并且BSA校准器用作检查标准以确保该方法的一致性能。

表3(下面)列出了使用SEC定量的不同组分的面积％和18B的聚集和单体形式的质量％。如所示，18B粉末的总质量纯度为59.86％。

表3：尺寸排阻色谱法

实施例5：纺液制备和纺液流变学

将18B粉末溶解在甲酸中，并使用Thinky Planetary Centrifugal Mixer 400ARE-TWIN以1600RPM混合以产生纺液。在溶解之前，将18B粉末烘烤以将粉末的水分含量降低至小于4％。

Malvern Kinexus Lab+旋转流变仪(Rotational Rheometer)用于测量纺液的复数粘度和相角。参数设定为22℃的温度、100-0.1Hz的频率和1％的应变。使用3点/10(point/decade)的间隔来确定给定频率的平均值。

下表包括纺液中18B粉末的重量浓度，在10Hz下测量的复数粘度和相角。未收集125-FACU的数据。

表4：纺液中的18B粉末浓度、复数粘度和相角

来源ID	18B粉末重量浓度[％]	复数粘度[Pa s]	相角[o]
				144	36	42.67	65.26

实施例6：拉伸条件

使用传统技术将实施例4中提及的18B蛋白粉末湿纺成纤维。使用67％甲酸(按重量计)和33％18B粉末(按重量计)制备纺液。使用FlackTek SpeedMixer DAC 600.2 VAC-LR真空混合器混合纺液。

在室温下通过直径为50μm的喷丝头以1.25ml/分钟的速率将纺液直接挤入到由100％乙醇组成的凝固浴中，形成前体纤维。喷丝头和凝固浴都保持在室温下。然后以3.2米/分钟的卷曲速率将前体纤维收集在一组拾取导丝辊(uptake godets)上。然后在拾取导丝辊和间隔81英寸的加热导丝辊之间拉伸前体纤维。加热导丝辊的卷曲速率为19.8米/分钟，提供6.19X的拉伸比。然后在加热导丝辊和间隔139英寸的最终导丝辊之间拉伸已被拉伸的纤维。最终导丝辊的拾取速率为22米/分钟，提供1.12X的拉伸比。

在加热导丝辊和最终导丝辊之间，将拉伸的纤维通过加热至200℃的40英寸管式炉中。将包含99％(重量比)的200％标准酒精度乙醇和的润滑剂以1.1mL/分钟的速率施加到拉伸的热处理纤维上。然后将纤维缠绕在卷丝筒上用于进一步分析。

实施例7：长均质重组蛋白纤维的机械性质

根据实施例5和6中描述的方法，从在单次纺丝运行中产生的约700M的卷丝筒(加或减50M)收集表征拉伸性质和线密度的数据。为了产生数据，将纤维分成十六(16)段，每段约50米，代表卷丝筒的不同区域。使用FAVIMAT纤维拉伸试验设备型号Favimat+和Robot2，使用每段5个丝束和每个丝束4根长丝，测试代表卷丝筒长度的随机样品的16段中的11段，产生总共220个样品，其中减去12个异常值产生208个样本。线密度根据ASTM D1577测试。根据ASTM D3822-14测试拉伸性质。下表5列出了从11段中取得的208个样品计算的性质。

表5-从所有样品收集的数据

表7–逐段数据

其他考虑

已经出于说明的目的提供了本公开实施方案的前述描述；它并非旨在穷举或将权利要求限制于所公开的精确形式。相关领域的技术人员理解，依据以上公开内容，可能存在许多修改和变化。

说明书中使用的语言主要出于可读性和指导目的而选择，并且可能未选择它来描绘或限制本发明的主题。因此，本公开的范围旨在不受该详细描述的限制，而是受基于此在本申请上发布的任何权利要求的限制。因此，实施方案的公开旨在说明而非限制本发明的范围，本发明的范围在所附权利要求中阐述。

Claims (29)

1.长均质重组蛋白纤维，包括：

至少600m的连续纤维长度，其中所述纤维的平均性质包括：

比强度大于或等于12cN/特；

线密度小于或等于6分特；

沿长度方向比强度变异系数小于15％；并且

沿长度方向线密度变异系数小于20％，

其中使用ASTM D3822-14测量比强度，使用ASTM D1577测量线密度。

2.根据权利要求1所述的重组蛋白纤维，其中所述长度为至少50m。

3.根据权利要求1所述的重组蛋白纤维，其中所述长度为至少650m。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的重组蛋白纤维，其中沿长度方向比强度具有小于10％的变异系数。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的重组蛋白纤维，其中沿长度方向线密度具有小于15％的变异系数。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的重组蛋白纤维，其中平均断裂伸长率大于25％，并且沿长度方向断裂伸长率具有小于35％的变异系数。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的重组蛋白纤维，其中平均初始模量大于480cN/特，并且沿长度方向初始模量具有小于5％的变异系数。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的重组蛋白纤维，其中平均伸长率大于24％，并且沿长度方向伸长率具有小于45％的变异系数。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的重组蛋白纤维，其中平均断裂功大于3cN*cm，并且沿长度方向断裂功具有小于50％的变异系数。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的重组蛋白纤维，其中平均断裂力大于7cN，并且沿长度方向断裂力具有小于25％的变异系数。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的重组蛋白纤维，其中重组蛋白纤维通过湿法纺丝包含重组蛋白粉末的纺液生产。

12.根据权利要求11所述的重组蛋白纤维，其中重组蛋白粉末是质量比小于65％的蛋白质性嵌段共聚物。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的重组蛋白纤维，其中重组蛋白纤维包含含有重复单元的蛋白序列，其中

每个重复单元均具有与包含2至20个准重复单元的序列至少95％的序列同一性，

每个准重复单元具有包含{GGY-[GPG-X₁]_n1-GPS-(A)_n2}的组成，

其中对于每个准重复单元：

X₁独立地选自SGGQQ、GAGQQ、GQGPY、AGQQ和SQ；并且

n1为4至8，n2为6至10。

14.根据权利要求13所述的重组蛋白纤维，其中对于至少一半的准重复单元，n1为4至5。

15.根据权利要求13-14中任一项所述的重组蛋白纤维，其中对于至少一半的准重复单元，n2为5至8。

16.根据权利要求13-15中任一项所述的重组蛋白纤维，其中每个准重复单元均与MaSp2拖丝蛋白子序列具有至少95％的序列同一性。

17.根据权利要求13-16中任一项所述的重组蛋白纤维，其中重组蛋白序列包含富丙氨酸区域和富甘氨酸区域，其中：

富丙氨酸区域形成多个纳米晶β-折叠；且

富甘氨酸区域形成多个β-转角结构。

18.根据权利要求13-17中任一项所述的重组蛋白纤维，其中重复单元包含SEQ ID NO：1。

19.根据权利要求1-18中任一项所述的重组蛋白纤维，其中线密度和比强度使用FAVIMmat纤维拉伸试验设备型号Favimat+和Robot2进行测量。

20.根据权利要求1-20中任一项所述的重组蛋白纤维，条件是重组纤维不是MaSp2拖丝蛋白。

21.一种纱，其包含权利要求1-20中任一项所述的重组蛋白纤维，其中所述纱是长丝纱。

22.一种纱，其包含权利要求1-20中任一项所述的重组蛋白纤维，其中所述纱是细纱。

23.一种纱，其包含权利要求1-20中任一项所述的重组蛋白纤维，其中所述纱是混纺纱。

24.一种纺织品，其包含权利要求21-23中任一项所述的纱，其中所述纺织品是针织纺织品。

25.根据权利要求24所述的纺织品，其中所述纺织品选自圆机针织纺织品、横机针织纺织品和经编纺织品。

26.一种纺织品，其包含权利要求21-23中任一项所述的纱，其中所述纺织品是织造纺织品。

27.根据权利要求26所述的纺织品，其中纺织品选自平纹织造纺织品、多臂织造纺织品和提花织造纺织品。

28.一种纺织品，其包含权利要求21-23中任一项所述的纱，其中所述纺织品是非织造纺织品。

29.根据权利要求28所述的纺织品，其中纺织品选自针刺纺织品、水刺纺织品、湿法成网纺织品、干法成网纺织品、熔喷纺织品和3-D打印非织造纺织品。