CN115397840A - 改性蜘蛛丝纤维及其用途 - Google Patents

Abstract

公开了衍生化的基于大壶状腺丝蛋白(MaSp)的纤维。进一步公开了包含该衍生化纤维的组合物和/或复合物以及其生产方法。

Description

改性蜘蛛丝纤维及其用途

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年4月23日提交的名称为“ANTI-MICROBIAL COMPOSITIONS”的美国临时专利申请号63/014,444；2020年7月5日提交的名称为“COSMETIC COMPOSITIONSCOMPRISING DRAGLINE SPIDER SILK”的美国临时专利申请号63/048,135；2021年2月1日提交的名称为“COSMETIC COMPOSITIONS COMPRISING DRAGLINE SPIDER SILK”的美国临时专利申请号63/144,089；2020年9月17日提交的名称为“MODIFIED SPIDER SILK FIBER ANDUSE THEREOF”的美国临时专利申请号63/079,621；2021年1月6日提交的名称为“EXTRUDATECOMPOSITIONS COMPRISING DRAGLINE SPIDER SILK”的美国临时专利申请号63/134,343根据35USC§119(e)的优先权权益，它们的内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明在其一些实施方式中涉及包括衍生自MaSp(大壶状腺丝蛋白(majorampullate spidroin))蛋白的蛋白的组合物，以及其制备和作为药妆或抗微生物材料的用途。

背景技术

拖丝蜘蛛丝在本领域中被称为由织网蜘蛛(orb-web weaving spider)在它们跌落或逃离危险时构建它们的网的框架和幅射线以及生命线所使用的丝。为了能够完成这些任务，由于高弹性和强度的组合，拖丝纤维(dragline fiber)显示出非常高的韧性，这使其成为最坚韧的纤维，无论是天然的还是人造的。例如，拖丝的强度是其直径的高张力钢的6倍，比凯夫拉(Kevlar)——其是曾经制备的最强的合成纤维之一——坚韧3倍。

拖丝由两种主要多肽组成，通常被称为大壶状腺丝蛋白(MaSp)1和2，在十字园蛛(Araneus diadematus)中也被称为ADF-3和ADF-4。这些蛋白质的表观分子量在200-720kDa范围内，这取决于样品的年龄和分析条件。已知的拖丝蛛丝蛋白由交替的富含丙氨酸的片段(在纤维中形成结晶的β-片层)和富含甘氨酸的片段(其更具柔性并且主要缺乏有序结构)的高度重复的区段组成。C-端区域不重复，在物种之间高度保守，并且采用α-螺旋构象。拖丝蛋白的N-端区域也被发现在不同的腺丝蛋白之间以及不同的蜘蛛物种之间高度保守。

发明内容

根据一个方面，提供了衍生化的多孔的基于大壶状腺丝蛋白(MaSp)的纤维，其中衍生化的多孔的基于MaSp的纤维特征在于至少10m²/g的BET表面积；衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包括与多孔的基于MaSp的纤维的酪氨酸共价结合的官能部分；官能部分包括以下中任一种：氨基、羧基、硝基、磺酸酯、羰基、酯、酸酐、碳酸酯、氨基甲酸酯、氰基、羟基、聚合物或其任意组合。

在一个实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维内的官能部分的负载量为0.01μmol/g和10mmol/g之间。

在一个实施方式中，官能部分通过重氮键、甲硅烷基或其任意组合与酪氨酸的侧链共价结合。

在一个实施方式中，共聚物与螯合剂、抗微生物剂或其任意组合共价结合。

在一个实施方式中，螯合剂包括(i)能够与金属或其盐结合的金属螯合基团，(ii)金属氧化物螯合基团，或(i)和(ii)两者。

在一个实施方式中，金属螯合基团包括亚氨基二乙酸酯(IDA)、DOTA、NOTA、NODA、EDTA、HBED-CC，包括其任意盐、衍生物或组合。

在一个实施方式中，金属氧化物螯合基团选自水杨酸、膦酸、异羟肟酸、丙二酸、邻苯三酚和5-羟基-1,4-萘醌，包括其任意盐或任意组合。

在一个实施方式中，聚合物选自：聚戊二醛(PGA)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯(PAA)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚丙烯酰胺(PAAm)、聚赖氨酸、聚苯胺、聚氨酯、聚酰胺、聚氯乙烯、硅交叉聚合物、聚乙烯吡咯烷酮或其任意组合。

在一个实施方式中，聚合物与多孔的基于MaSp的纤维的w/w比为0.001和5之间。

在一个实施方式中，官能部分进一步与染料或颜料结合。

在一个实施方式中，基于MaSp的纤维特征在于通过差示扫描量热法(DSC)所确定的280℃和350℃之间的降解温度(Td)，和通过DSC所确定的200℃和250℃之间的玻璃化转变温度(Tg)。

在一个实施方式中，基于MaSp的纤维包括重复区域，该重复区域包括如式10：((X₁)_ZX₂GPGGYGPX₃X₄X₅GPX₆GX₇GGX₈GPGGPGX₉X₁₀所述的氨基酸序列；其中X₁在每个情况下独立地是A或G，Z是5至30之间的整数，X₂是S或G；X₃是G或E；X₄是G、S或N；X₅是Q或Y；X₆是G或S；X₇是P或R；X₈是Y或Q；X₉是G或S；和X₁₀是S或G。

在另一方面，提供了复合物，其包括与金属、其盐、和金属氧化物颗粒或其任意组合结合的本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维。

在一个实施方式中，金属、其盐、和金属氧化物颗粒通过螯合剂与衍生化的多孔的基于MaSp的纤维结合。

在一个实施方式中，螯合剂包括(i)能够与金属或其盐结合的金属螯合基团，(ii)金属氧化物螯合基团，或(i)和(ii)两者。

在一个实施方式中，金属螯合基团包括亚氨基二乙酸酯(IDA)、DOTA、NOTA、NODA、EDTA、HBED-CC，包括其任意盐、衍生物或组合；并且其中金属氧化物螯合基团选自水杨酸、膦酸、异羟肟酸、丙二酸、邻苯三酚和5-羟基-1,4-萘醌，包括其任意盐或任意组合。

在一个实施方式中，螯合剂与衍生化的多孔的基于MaSp的纤维的摩尔比为0.01和1之间。

在一个实施方式中，金属氧化物颗粒选自氧化钛、氧化锆、氧化硅或其任意组合。在一个实施方式中，金属氧化物颗粒特征在于10和5,000nm之间的粒度。

在一个实施方式中，复合物内的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维与金属氧化物颗粒的w/w比为0.01和100之间。

在另一方面，提供了合成本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维的方法，方法包括使多孔的基于MaSp的纤维与由式I：

或式II：

表示的试剂反应，其中R包括本发明的官能部分；A选自取代或未取代的芳基、杂芳基和烷基，包括其任意组合；每个R1独立地包括氢、烷基、羟基或烷氧基中的任一种，包括其任意组合；波浪键表示接头或键；并且其中反应包括足以将官能部分共价附接至多孔的基于MaSp的纤维的酪氨酸的条件，从而获得衍生化的多孔的基于MaSp的纤维。

在一个实施方式中，共价附接是通过重氮键或通过C-Si。

在一个实施方式中，R1包括-O-C1-10烷基。

在一个实施方式中，A包括取代的或未取代的苯基。

在一个实施方式中，接头包括取代或未取代的C1-10烷基。

在一个实施方式中，方法进一步包括使官能部分与对官能部分具有反应性的聚合物发生反应，由此将聚合物与所述多孔的基于MaSp的纤维共价结合；其中所述官能部分包括胺或羧基。

在一个实施方式中，方法进一步包括使所述聚合物与对所述聚合物具有反应性的螯合剂发生反应，由此获得与聚合物共价结合的所述螯合剂。

在一个实施方式中，聚合物包括PGA。

根据另一方面，提供了组合物，其包括基于大壶状腺丝蛋白(MaSp)的纤维，所述纤维包括微生物相互作用蛋白。

在一些实施方式中，微生物相互作用蛋白是病毒相互作用蛋白。在一些实施方式中，病毒相互作用蛋白是病毒结合受体。在一些实施方式中，病毒是冠状病毒。

在一些实施方式中，组合物进一步包含至少一种抗微生物剂。在一些实施方式中，抗微生物剂选自：活性氧种类(ROS)的来源、羧酸、季胺、消毒剂、过渡金属、亲电反应基团、氧化剂、抗微生物聚合物或其任意组合。

在一些实施方式中，抗微生物剂通过氢键、范德华键或两者与基于MaSp的纤维结合。在一些实施方式中，基于MaSp的纤维涂布有聚合物层，并且其中聚合物层进一步与过渡金属结合。在一些实施方式中，抗微生物剂与基于MaSp的纤维共价结合。在一些实施方式中，共价结合是通过包括重氮基团的接头。在一些实施方式中，基于MaSp的纤维与包括螯合部分的聚合物共价结合。在一些实施方式中，聚合物包含聚戊二醛，并且其中螯合部分包括亚氨基二乙酸酯。

在一些实施方式中，组合物包括与螯合部分结合的过渡金属。在一些实施方式中，过渡金属进一步与另外的过渡金属接触。

根据另一方面，提供了包括以抗微生物剂和过渡金属中任一种改性的基于大壶状腺丝蛋白(MaSp)的纤维的组合物。在一些实施方式中，抗微生物剂选自：活性氧种类(ROS)的来源、羧酸、季胺、消毒剂、过渡金属、亲电子反应基团、氧化剂、抗微生物聚合物或其任意组合。

在一些实施方式中，改性包括共价结合、非共价结合或两者。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维涂布有聚合物层，并且其中聚合物层进一步与过渡金属结合。在一些实施方式中，共价结合是通过包含重氮基团的接头。在一些实施方式中，基于MaSp的纤维与包括螯合部分的聚合物共价结合。

在一些实施方式中，组合物包括与螯合部分结合的过渡金属。在一些实施方式中，过渡金属进一步与另外的过渡金属接触。在一些实施方式中，聚合物包含聚戊二醛，并且其中螯合部分包括亚氨基二乙酸酯。

在一些实施方式中，本发明的组合物或基于MaSp的纤维特征在于适合于捕获微生物的在50和500nm之间范围的孔隙率。在一些实施方式中，孔隙率包括1和500纳米之间范围内的中值孔径。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维和抗微生物剂之间的比为0.01:1至1:1。

在一些实施方式中，该组合物用于为乳膏、纺织品和基材中的任意一种提供抗微生物效果。

在一些实施方式中，组合物包括0.01％至50％(w/w)的基于MaSp的纤维和另外的聚合物。

在一些实施方式中，另外的聚合物选自热塑性聚合物、热固性环氧树脂、聚酯、聚酰胺、多元醇、聚氨酯、聚乙烯、尼龙、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚乳酸(PLA)或其共聚物、硅、液晶聚合物、马来酸酐接枝聚丙烯、聚己内酯(PCL)、橡胶、纤维素、或其任意组合。

根据另一方面，提供了包含本文描述的组合物的制品。在一些实施方式中，制品进一步包括0.01％至50％w/w的另外的聚合物。

在一些实施方式中，制品为纤维垫(fibrous mate)、聚合物层或涂层的形式。在一些实施方式中，与不含该组合物的制品相比，该制品的特征在于至少一种改进的抗微生物性能。

除非另外定义，否则本文使用的所有技术和/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。尽管与本文所述的方法和材料相似或等效的方法和材料可以用于本发明的实施例的实践或测试，但示例性方法和/或材料在下文描述。如有冲突，以专利说明书(包括定义)为准。此外，材料、方法和实施例仅是说明性的，并非旨在一定是限制性的。

从下文给出的详细描述中，本发明的其他实施方式和应用的全部范围将变得显而易见。然而，应该理解的是，详细描述和具体实施例虽然指示了本发明的优选实施方式，但仅作为说明给出，因为根据该具体描述，在本发明的精神和范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的。

附图说明

图1呈现了多层结构和以Cu涂布的基于MaSp的纤维(本文中称为SVXE)的逐步制备方法。

图2呈现了富含(10％w/w)以Cu涂布的SVXE的尼龙纤维的图像。

图3A-B呈现了金属涂布的SVXE纤维的显微照片。图3A：Pd掺杂SVXE纤维的显微照片。图3B：显示在Pd掺杂SVXE纤维的顶部上沉积的Cu层(Cu-SVXE)的显微照片。

图4呈现了显示富含10％w/w的Cu-SVXE的尼龙纤维与原始尼龙纤维的抗细菌性质的图像。ZOI(抑制区域)指示了没有细菌生长的区域。

图5是呈现羧基化的基于MaSp的纤维(用氨基苯甲酸通过重氮键衍生化)的IR光谱和原始的基于MaSp的纤维的IR光谱的图表。*分配给对应于羧基的O-H振动的峰。羧基化的基于MaSp的纤维的IR光谱表示与原始的基于MaSp的纤维相比对应峰的强度增强，支持了基于MaSp的纤维的有效羧基化。**分配给酪氨酸侧链的芳香氢的C-H振动的峰。羧基化的基于MaSp的纤维的IR光谱表示与原始的基于MaSp的纤维相比峰强度的显著降低，支持了羧基化的基于MaSp的纤维的有效酪氨酸重氮化。

图6是呈现胺化的基于MaSp的纤维(胺)、羧基化的基于MaSp的纤维(酸)、PAA改性的胺化的基于MaSp的纤维(PAA)、PEI改性的羧基化的基于MaSp的纤维(PEI)、和原始的基于MaSp的纤维(SVXE)的ζ电位的图表。

图7A-B是与聚丙烯酸酯(图7A)或与聚戊二醛(图7B)缀合的多孔的基于MaSp的纤维的SEM图像。

图8是呈现SVX-E的差示扫描量热法(DSC)曲线的图表，升温为25℃-280℃(曲线1)，冷却回50℃(曲线2)，以及新升温至350℃(曲线3)。

具体实施方式

本发明在其一些实施方式中涉及化学改性的或衍生化的基于MaSp的纤维。如本文以下所说明，发明人成功地合成了衍生化的基于MaSp的纤维(如，包括通过重氮键或通过甲硅烷基与基于MaSp的纤维的酪氨酸结合的官能部分，如以下所描述)与各种聚合物(诸如PGA、PAA、PVA、PEI、PAAm或其组合(诸如PGA-共聚-PEI))的缀合物。示例性非限制性衍生化的基于MaSp的纤维(诸如携带阳离子基团的氨基或PEI改性的基于MaSp的纤维)表现出正ζ电位。令人惊讶地，特征在于正ζ电位的基于MaSp的纤维表现出对毛发(如，损伤的毛发)和对疏水表面(诸如玻璃表面)的优异粘附。

此外，本发明人利用本发明的衍生化的基于MaSp的纤维的一些用于络合金属(诸如元素Cu)，从而获得特征在于优异电导率的基于MaSp的纤维。

根据一个方面，本发明提供了衍生化的多孔的基于大壶状腺丝蛋白(MaSp)的纤维，其中衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包括与多孔的基于MaSp的纤维的氨基酸共价结合的官能部分。在一些实施方式中，多孔的基于MaSp的纤维特征在于至少10m²/g的BET表面积。在一些实施方式中，多孔的基于MaSp的纤维如以下所描述。在一些实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包括与多孔的基于MaSp的纤维的氨基酸的侧链共价结合的官能部分，和多孔的基于MaSp的纤维特征在于至少10m²/g的BET表面积。

在一些实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包括与多孔的基于MaSp的纤维的氨基酸的侧链共价结合的官能部分，和多孔的基于MaSp的纤维特征在于以下中至少一个：(i)至少10m²/g的BET表面积；(ii)280和350℃之间的降解温度；(iii)200和250℃之间的玻璃化转变温度，和(iv)包括重复区域的氨基酸序列，其中每个重复区域独立地包括以下式10中所述的氨基酸序列，或(i)、(ii)、(iii)和(iv)的组合。

在一些实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包括与多孔的基于MaSp的纤维的氨基酸的侧链共价结合的官能部分，其中多孔的基于MaSp的纤维包括重复区域，其中每个重复区域独立地包括以下式10中所述的氨基酸序列，并且衍生化的多孔的基于MaSp的纤维特征在于以下中至少一个：(i)至少10m²/g的BET表面积；(ii)280和350℃之间的降解温度；(iii)200和250℃之间的玻璃化转变温度，或(i)、(ii)和(iii)的组合。在一些实施方式中，术语“多孔的基于MaSp的纤维”和术语“基于MaSp的纤维”在本文中可互换地使用。

在一些实施方式中，官能部分与多孔的基于MaSp的纤维的氨基酸共价结合。在一些实施方式中，官能部分与氨基酸共价结合，其中氨基酸选自酪氨酸、丝氨酸、半胱氨酸和赖氨酸、苏氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸和谷氨酸或其任意组合。在一些实施方式中，官能部分与氨基酸的侧链共价结合，其中氨基酸选自酪氨酸、丝氨酸、半胱氨酸和赖氨酸、苏氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸和谷氨酸或其任意组合。在一些实施方式中，官能部分与酪氨酸、丝氨酸、半胱氨酸和赖氨酸中的任意一种或其任意组合的侧链共价结合。在一些实施方式中，官能部分与酪氨酸的侧链(如苯酚环)共价结合。

在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包含通过重氮键、甲硅烷基或两者与至少一个酪氨酸的侧链共价结合的官能部分。在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包括重氮化酪氨酸、甲硅烷基化酪氨酸或两者。在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维内的1和99％之间、10和99％之间、10和90％之间、10和80％之间、10和70％之间、10和60％之间(包括其之间的任意范围或值)的酪氨酸残基(或侧链)是重氮化的和/或甲硅烷基化的。

在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包括通过重氮键与至少一个酪氨酸的侧链共价结合的官能部分，本文也成为“重氮化酪氨酸”。在一些实施方式中，重氮化酪氨酸包括通过重氮键：

与酪氨酸的苯基环共价结合的官能部分。

在一些实施方式中，官能部分通过重氮基、甲硅烷基、羰基、酰胺、酯、马来酰亚胺中的任意一种或其任意组合与多孔的基于MaSp的纤维共价结合。

在一些实施方式中，官能部分与多孔的基于MaSp的纤维的至少一个酪氨酸残基共价结合。在一些实施方式中，官能部分通过选自重氮基、甲硅烷基、酯、氨基甲酸酯、羰基、(O-或S)-硫代氨基甲酸酯或其任意组合的键与至少一个酪氨酸残基共价结合。在一些实施方式中，官能部分通过重氮基与至少一个酪氨酸残基共价结合。在一些实施方式中，官能部分通过接头与至少一个酪氨酸残基共价结合，接头包括能够(i)与酪氨酸的酚环形成重氮键(如，烷基重氮鎓或芳基重氮鎓基团)和/或(ii)与酪氨酸的酚环形成Si-C(如，烷氧基甲硅烷基或卤代甲硅烷基)的任意反应性基团。

在一些实施方式中，组合物基本上没有吸附到基于MaSp的纤维上的官能部分和/或聚合物。

在一些实施方式中，由式1表示包括通过重氮键与基于MaSp的纤维共价结合的官能部分的本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维：

其中

表示基于MaSp的纤维，A选自取代或未取代的芳基(例如苯基，或双环/稠合芳香环，诸如萘)、杂芳基(如，包含1、2、3或4个选自O、N和S的杂原子的C5-6芳香环)和烷基(如C1-C10直链或支链烷基)；其中R是或包括本发明的官能部分，并且其中波浪键表示接头(或间隔基)，如本文所述。

在一些实施方式中，由式2表示包括通过甲硅烷基与基于MaSp的纤维共价结合的官能部分的本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维：

其中波浪键和R如本文所述，并且每个R₁独立地包含氢、任选取代的烷基(如C1-C10直链或支链烷基)、羟基或烷氧基(如C1-C10烷氧基)中的任一种。

在一些实施方式中，本发明的官能部分包括以下的任一种：羟基、巯基、氨基、羧酸酯基、硝基、磺酸根、羰基、酸酐、碳酸酯、氨基甲酸酯、腈基以及聚合物或其任意组合。在一些实施方式中，官能部分包括羟基、巯基、氨基、羧酸酯基和聚合物或其任意组合。在一些实施方式中，官能部分通过线性或支链接头与多孔的基于MaSp的纤维的氨基酸共价结合。在一些实施方式中，多孔的基于MaSp的纤维的每个衍生化氨基酸包括一个或多个与其共价结合的官能部分。

在一些实施方式中，本发明的官能部分通过重氮基芳基附接至酪氨酸残基。在一些实施方式中，本发明的官能部分通过接头与重氮基芳基结合。在一些实施方式中，术语“接头”和术语“间隔基”在本文中可互换使用。

在一些实施方式中，官能部分(或R)包含亲电和/或亲核基团。许多亲电剂和亲核剂在本领域中是众所周知的。

亲电反应性基团的非限制性实例包括但不限于醛、酮、羧基、酯、亚胺、肟、酰卤、活性酯(如N-羟基琥珀酰亚胺)、氯甲酸酯、酸酐、环氧化物、异氰酸酯、硝基、磺酸酯、三烷基铵和卤素(包括任意烷基和/或芳基衍生物(诸如羧基烷基、羧基芳基、烷基羰基、卤代烷基、卤代芳基等))或其任意组合。

亲核反应性基团的非限制性实例包括但不限于羟基、巯基、氨基、膦或其任意组合。

在一些实施方式中，官能部分包含多个亲电和/或亲核基团。在一些实施方式中，官能部分包括多胺(如，直链多胺，诸如精胺或亚精胺；或支链多胺，诸如三(2-氨基乙基)胺)。在一些实施方式中，官能部分包含多元醇(如，季戊四醇、木糖醇)。在一些实施方式中，官能部分包括二羧酸或三羧酸(如，柠檬酸、苹果酸、琥珀酸)。

在一些实施方式中，官能部分(或R)包括以下的任一种：烷基(如，C1-10直链或支链烷基，诸如甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基)、C1-10烷氧基(如，甲氧基、乙氧基、丙氧基、辛氧基)、乙烯基(如，乙烯氧基)、C1-10烷基氨基(如，甲基氨基、乙基氨基、丙基氨基、丁基氨基、戊基氨基、己基氨基)、受保护的胺(如，通过选自Fmoc、Boc、苄基、CBz等的胺保护基团)、羟基(任选地被羟基保护基团保护，诸如叔丁基或三甲基甲硅烷基)、巯基(任选地被硫醇保护基团保护)、甲硅烷基、硅氧烷(如，三烷氧基硅烷)、硝基、磺酸根、氰基、卤素、三烷基铵、醛、酮、羧基、酯、亚胺、肟、酰卤、活性酯(如，N-羟基琥珀酰亚胺)、氯甲酸酯、酸酐、环氧化物、异氰酸酯或其任意组合。

在一些实施方式中，接头(或间隔基)包括任选地被羧基、卤素、羟基、氨基、环烷基、烷基、硝基、磺酸根、氰基或其任意组合或衍生物中的任一种取代的烷基。在一些实施方式中，接头包含任选取代的烷氧基、硫代烷基、氨基烷基、二醇或其任意组合。在一些实施方式中，包括其任意衍生物的烷基如下所述。在一些实施方式中，接头包括二取代的烷基(如，氨基己酸)，或二取代的杂烷基。在一些实施方式中，接头包括C1-C10烷基、C1-C10氨基烷基、C1-C10烷氧基、C1-C10巯基烷基、羰基衍生物(如，-C(O)NH-、-C(O)O-、-C(O)-、-C(O)S-、-C(NH)NH-、-C(NH)O-、-C(NH)S-)，并且任选地在接头的主链内包括一种或多种杂原子(如，S、N、O)，或其任意组合。

在一些实施方式中，接头(或间隔基)包含天然和/或非天然氨基酸、烷基、酰胺键、酯键、硫酯键、脲键，包括其任意衍生物或组合)。在一些实施方式中，本发明的接头包含点击反应产物(如，共价键，诸如环化反应产物，和/或通过点击反应形成的琥珀酰亚胺-硫醚部分)。额外的接头或间隔基在本领域中是众所周知的。

点击反应在本领域中是众所周知的并且尤其包括马来酰亚胺和硫醇的迈克尔加成(导致形成琥珀酰亚胺-硫醚)；叠氮炔环加成；狄尔斯-阿德尔反应(如，直接和/或反向电子需求狄尔斯-阿德尔)；二苄基环辛炔1,3-硝酮(或叠氮化物)环加成；烯烃四唑光点击反应等等。

如本文所用，术语“杂烷基”是指如本文所定义的烷基，其中一个或多个构成碳原子已被氮、氧或硫取代。在一些实施方式中，杂烷基可以进一步被1、2、3或4个如本文中关于烷基所述的取代基取代。杂烷基的实例是聚二醇或聚烷氧基化物，例如聚乙二醇。

在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维如下所示：

其中波浪键表示接头，其中接头如本文所述。在一些实施方式中，R如本文所述。在一些实施方式中，接头是或包括任选取代的C1-C6，或C1-C10烷基。在一些实施方式中，R包括氨基、卤基、硝基、羰基、酯或羧基。

在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维如下所示：

其中R如本文所述；n、m和o是各自独立地介于0和20之间的整数，其中每个R2独立地是或包括H、或选自以下的取代基：卤素、-NO₂、-CN、-OH、-CONH₂、-CONR₂、-CNNR₂、-CSNR₂、-CONH-OH、-CONH-NH₂、-NHCOR、-NHCSR、-NHCNR、-NC(＝O)OR、-NC(＝O)NR、-NC(＝S)OR、-NC(＝S)NR、-SO₂R、-SOR、-SR、-SO₂OR、-SO₂N(R)₂、-NHNR₂、-NNR、C₁-C₆卤代烷基、任选取代的C₁-C₆烷基、-NH₂、-NH(C₁-C₆烷基)、-N(C₁-C₆烷基)₂、C₁-C₆烷氧基、C₁-C₆卤代烷氧基、羟基(C₁-C₆烷基)、羟基(C₁-C₆烷氧基)、烷氧基(C₁-C₆烷基)、烷氧基(C₁-C₆烷氧基)、C₁-C₆烷基-NR₂、C₁-C₆烷基-SR、-CONH(C₁-C₆烷基)、-CON(C₁-C₆烷基)₂、-CO₂H、-CO₂R、-OCOR、-OCOR、-OC(＝O)OR、-OC(＝O)NR、-OC(＝S)OR、-OC(＝S)NR、或其组合；和其中X1是杂原子(如，O、S、N、NH)或不存在。在一些实施方式中，n、m和o是各自独立地是0或介于0至20之间、1至20之间、1至3之间、3至5之间、5至7之间、7至10之间、10至15之间、15至20之间的整数，包括之间的任意范围。在一些实施方式中，R是或包括氨基、羧基、

或其组合；其中X1如本文所述，和R3是或包括H、任选取代的C₁-C₁₀烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、或其任意组合。在一些实施方式中，X1是或包括N或NH。在一些实施方式中，R2是或包括H、或任选取代的C₁-C₆烷基。

在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维如下所示：

其中n、R2和R3如本文所述。

在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维如下所示：

其中每个R2和n如上文所述。

在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维如下所示：

其中R和n如本文所述，并且其中每个R₁独立地包括氢、烷基(如，C₁-C₆烷基或C₁-C₁₀烷基)、羟基或C₁-C₁₀烷氧基(如，甲氧基、乙氧基、丙氧基、戊氧基等)中任一种。

在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维如下所示：

其中R1、n、R3和R2如本文所述。

在一些实施方式中，官能部分与组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸或其任意组合中的任一种共价结合。本领域技术人员将理解，官能部分可以通过氨基-、羟基-或巯基-取代的接头与羧基侧链残基共价结合。

在一些实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维如下所示：

其中X表示选自O、S和N的侧链杂原子；并且R如上文所述。在一些实施方式中，X表示基于MaSp的纤维的任一氨基酸的杂原子。

在一些实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维如下所示：

其中X表示基于MaSp的纤维的任一氨基酸的侧链杂原子；

表示与基于MaSp的纤维的附接点，波浪键表示接头，和R如本文所述。在一些实施方式中，R括氨基、卤代基、硝基、羰基、酯或羧基。

在一些实施方式中，官能部分与基于MaSp的纤维的至少一个酪氨酸残基的羟基共价结合。

在一些实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维如下所示：

其中X如本文所述。

在一些实施方式中，官能部分通过甲硅烷基键与基于MaSp的纤维的至少一个氨基酸共价结合。在一些实施方式中，氨基酸是亲核氨基酸(如，丝氨酸、半胱氨酸、苏氨酸和赖氨酸)。在一些实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维如下所示：

其中X表示基于MaSp的纤维的任一氨基酸的侧链杂原子(如S、NH或O)；

表示与基于MaSp的纤维的附接点，波浪键表示接头，和R如本文所述，和每个R₁独立地包括氢、烷基、羟基或烷氧基中任一种。

在一些实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维如下所示：

其中X表示基于MaSp的纤维的任一氨基酸的侧链杂原子；和

表示与基于MaSp的纤维的附接点。在一些实施方式中，X表示半胱氨酸和/或酪氨酸的侧链杂原子。

在一些实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维如下所示：

其中X表示选自O、S和N的杂原子；并且R如上文所述。

在一些实施方式中，官能部分通过选自丝氨酸、半胱氨酸、苏氨酸和赖氨酸的至少一种亲核氨基酸与基于MaSp的纤维共价结合。在一些实施方式中，官能部分通过选自甲硅烷基、酯、氨基甲酸酯、羰基、(O-或S)-硫代氨基甲酸酯或其组合的键与基于MaSp的纤维的亲核氨基酸共价结合。

在一些实施方式中，官能部分提供对基于MaSp的纤维的反应性。本领域技术人员将理解，诸如胺的官能部分可以与亲电剂(如卤代烷基或酯)发生反应。因此，通过将官能部分引入基于MaSp的纤维，基于MaSp的纤维随后可以与对官能部分具有反应性的任意试剂(如，小分子或聚合物)反应。在一些实施方式中，官能部分诱导或增加基于MaSp的纤维的反应性。在一些实施方式中，官能部分诱导或增加基于MaSp的纤维对任意能够与其反应的试剂的反应性。

在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包括与聚合物共价结合的官能部分(如，氨基或羧基)。在一些实施方式中，聚合物通过对官能部分具有反应性的官能团与官能部分共价附接(如，官能部分是或包括羧基，并且聚合物的官能团是氨基、巯基或羟基；或官能部分是或包括氨基，并且聚合物的官能团是卤代基、羰基或羧基)。本领域技术人员将理解，存在可用于将聚合物共价附接到本发明的官能部分(如，通过点击反应)的另外的众所周知的反应性基团。在一些实施方式中，聚合物通过-C(O)NH-、-C(O)O-、-C(O)-、-C(O)S-、-C(NH)NH-、-C(NH)O-、-C(NH)S-、-NC(O)-、-N(C)-中任一个或其组合共价附接到官能部分。

在一些实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维的官能部分与聚合物共价结合。在一些实施方式中，聚合物带正电荷和/或带负电荷。在一些实施方式中，聚合物是中性的。

在一些实施方式中，聚合物选自阳离子聚合物(如，PEI、聚赖氨酸、聚精氨酸、壳聚糖，包括其衍生物和/或共聚物)、阴离子共聚物(如，PAA)和/或非离子聚合物(如，PVA、PVC、硅烷、聚酰胺)等。其他阳离子聚合物、阴离子聚合物和/或非离子聚合物在本领域中是众所周知的。

在一些实施方式中，聚合物选自：聚戊二醛(PGA)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸酯、直链或支链聚乙烯亚胺(PEI)、聚丙烯酰胺(PAAm)、聚赖氨酸、聚精氨酸、聚苯胺、聚氨酯、聚酰胺(如，尼龙)、聚氯乙烯、聚硅烷、壳聚糖、N-卤胺聚合物、N-卤酰胺聚合物、聚硅烷-共聚-聚烯烃、硅烷交联聚烯烃、和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，包括其任意组合或共聚物。在一些实施方式中，聚合物是直链聚合物。在一些实施方式中，聚合物是支链聚合物。在一些实施方式中，聚合物是共聚物。在一些实施方式中，聚合物是接枝共聚物。

在一些实施方式中，聚合物与衍生化的多孔的基于MaSp的纤维的亲核官能团或亲电官能团共价结合。本领域技术人员将理解，胺化的基于MaSp的纤维可以与聚合物(如，PAA)的羧基或聚合物(如，PGA)的羰基反应，从而得到与聚合物共价结合的衍生化的基于MaSp的纤维。此外，羧基化的基于MaSp的纤维可以与聚合物(如，PEI)的氨基或与聚合物(如，PVA)的羟基反应。本发明人成功地合成了衍生化的基于MaSp的纤维(如，如上所述，包括通过重氮键或通过甲硅烷基与基于MaSp的纤维的酪氨酸结合的官能部分)与各种聚合物如PGA、PAA、PVA、PEI、PAAm或其组合(如，PGA-co-PEI)的缀合物。此外，发明人使用具有突变体氨基酸序列的基于MaSp的蛋白(在本文中也称为“突变体基于MaSp的蛋白质”)成功地合成了上述缀合物。

发明人通过在由式3表示的胺化的基于MaSp的纤维上原位聚合成功地合成了以PAAm改性的衍生化的基于MaSp的纤维：

在一些实施方式中，以PAAm改性的衍生化的基于MaSp的纤维如下所示：

其中每个n独立地介于0和10之间、0和20之间、1和20之间、1和3之间、3和5之间、5和7之间、7和10之间、10和15之间、15和20之间，包括之间的任意范围。在一些实施方式中，m介于1和10000之间、介于1和10之间、介于10和100之间、介于100和1000之间、介于1000和10000之间，包括之间的任意范围。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维与聚合物之间的w/w比为0.01:1至1:1、0.02:1至1:1、0.05:1至1:1、0.09:1至1:1、0.1:1至1:1、0.5:1至1:1或0.9:1至1:1，包括其之间的任意范围。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维与聚合物之间的w/w比为100:1至1:100、95:1至1:100、80:1至1:100、60:1至1:100、50:1至1:100、30:1至1:100、20:1至1:100、10:1至1:100、9:1至1:100、5:1至1:100、2:1至1:100、100:1至1:80、95:1至1:80、80:1至1:80、60:1至1:80、50:1至1:80、30:1至1:80、20:1至1:80、10:1至1:80、9:1至1:80、5:1至1:80、2:1至1:80、100:1至1:50、95:1至1:50、80:1至1:50、60:1至1:50、50:1至1:50、30:1至1:50、20:1至1:50、10:1至1:50、9:1至1:50、5:1至1:50、2:1至1:50、100:1至1:10、95:1至1:10、80:1至1:10、60:1至1:10、50:1至1:10、30:1至1:10、20:1至1:10、10:1至1:10、9:1至1:10、5:1至1:10、2:1至1:10，包括其之间的任意范围。

在一些实施方式中，衍生化的基于MaSp的纤维的官能团与包括多个反应性基团的聚合物结合。在一些实施方式中，反应性基团包括亲核基团(诸如氨基、羟基、硫醇)、亲电基团(诸如，羰基、羧基、酯、琥珀酰亚胺酯、卤基、硝基和叠氮化物)或两者。在一些实施方式中，聚醛基聚合物(如，聚戊二醛)结合的基于MaSp的纤维如下所示：

其中虚线表示任选的键；并且m和n是整数。在一些实施方式中，每个n独立地介于0和10之间、0和20之间、1和20之间、1和3之间、3和5之间、5和7之间、7和10之间、10和15之间、15和20之间，包括之间的任意范围。在一些实施方式中，m介于1和10000之间、1和10之间、10和100之间、100和1000之间、1000和10000之间，包括之间的任意范围。

在一些实施方式中，衍生化的基于MaSp的纤维与包含多个螯合剂的聚合物结合。在一些实施方式中，螯合剂包括(i)能够结合金属或其盐的金属螯合基团，(ii)金属氧化物螯合基团，或(i)和(ii)两者。

在一些实施方式中，金属螯合基团能够(通过配位键)络合金属或其盐。

在一些实施方式中，金属或其盐包括过渡金属。过渡金属的非限制性实例包括但不限于金(Au)、铜(Cu)、钯(Pd)、锌(Zn)、铝(Al)、钨(W)、钛(Ti)、硅(Si)、锆(Zr)、铪(Hf)、铪(Hf)、锡(Sn)、镓(Ga)、钼(Mo)、镍(Ni)、钒(V)、铂(Pt)、钽(Ta)、锗(Ge)和铌(Nb)，或其任意组合。

在一些实施方式中，金属螯合基团包括硫醇、胺、苯酚、羧基，包括其任意衍生物。在一些实施方式中，金属螯合基团包括冠醚。在一些实施方式中，金属螯合基团是配置用于络合金属或其盐的包含多个羧基和/或羟基的环状分子。在一些实施方式中，金属螯合基团在本领域众所周知，包括DOTA、NOTA、NODA、EDTA、HBED-CC，包括其任意盐、衍生物或组合。在一些实施方式中，金属螯合基团包括亚氨基二乙酸酯(IDA)，其盐或衍生物。

在一些实施方式中，包括多个金属螯合基团的聚合物如下所示：

其中CM表示螯合剂；其中k为10至10000、10至100、100至1000、100至10000，包括之间的任意范围；m为0至10、0至3、3至5、5至10，包括之间的任意范围；并且每个n表示独立地为介于0和10、0和20、1和20、1和3、3和5、5和7、7和10、10和15、15和20之间的整数，包括之间的任意范围。

在另一方面，衍生化的基于MaSp的纤维包括与金属氧化物基团结合的官能部分(如，聚合物)，其中官能部分如本文所述。在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团与金属氧化物或包含其的颗粒具有亲和力。在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团能够络合(如，通过配位键)金属氧化物或包含其的颗粒。在一些实施方式中，金属氧化物颗粒如本文所述。

在一些实施方式中，术语“络合”是指金属和/或金属氧化物(包括包含其的任意颗粒)的稳定(如，化学稳定)络合。在一些实施方式中，稳定络合指的是与金属结合的衍生化的基于MaSp的纤维(本文也称为“复合物”或“稳定复合物”)在暴露至溶剂(如，有机溶剂、水性溶剂等)，或在环境条件下储存至少一个月(m)、至少2m、至少6m、至少12m、至少2年(y)、至少3y、至少10y(包其间的任意范围)的时间段时保留其至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％的原始金属含量的能力。

在一些实施方式中，本发明的衍生化纤维内的官能部分与多孔的基于MaSp的纤维的重量/重量(w/w)比介于0.01和30％、0.01和0.1％、0.1和0.5％、0.5和1％、1和5％、5和10％、10和20％、20和30％之间，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维内的官能部分的负载量介于0.01μmol/g和10mmol/g、0.01μmol/g和0.1μmol/g、0.1μmol/g和0.5μmol/g、0.5μmol/g和1μmol/g、1μmol/g和10μmol/g、10μmol/g和30μmol/g、30μmol/g和50μmol/g、50μmol/g和100μmol/g、100μmol/g和500μmol/g、0.5和1mmol/g、1和5mmol/g、5和10mmol/g之间，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，本发明的衍生化的基于MaSp的纤维内的酪氨酸残基中至少1％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％(包括其间的任意范围)被官能部分取代，其中官能部分如本文所述。在一些实施方式中，衍生化的基于MaSp的纤维内的酪氨酸残基的取代度介于1和99％、1和5％、5和10％、10和20％、20和30％、30和40％、40和50％、50和60％、60和70％、70和80％、80和90％、90和99％之间，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包含与至少一个酪氨酸的侧链共价结合的官能部分，以致衍生化的基于MaSp的纤维内的酪氨酸残基(或侧链)的取代度介于1和90％、1和99％、10和99％、10和90％、10和80％、10和70％、10和60％之间，包括其间的任意范围或值。

在一些实施方式中，衍生化的基于MaSp的纤维内的酪氨酸残基(或侧链)的取代度为至多90％、至多80％、至多70％、至多65％、至多60％，包括其间的任意范围。本发明人成功通过各种官能部分取代了高达约60％的酪氨酸残基(或侧链)，其中一些官能部分在实施例部分进行描述。

在一些实施方式中，官能部分与基于MaSp的纤维的至少一个酪氨酸残基选择性结合。在一些实施方式中，选择性包括至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％的选择性，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，官能部分为基于MaSp的纤维提供正电荷和/或负电荷。在一些实施方式中，官能部分改性了基于MaSp的纤维的表面电荷。在一些实施方式中，官能部分改性了基于MaSp的纤维的性质，其中性质选自润湿性、水接触角、分散性或溶解度(如，在水中和/或有机溶剂中)。

在一些实施方式中，衍生化(如，氨基衍生化)的多孔的基于MaSp的纤维特征在于在约7的pH下介于1和50之间的正ζ电位值。如本文所举例，胺化的基于MaSp的纤维特征在于在约7的pH下约20的正ζ电位值，其中未改性的基于MaSp的纤维在约7的pH下的ζ电位值为约-20。

在一些实施方式中，衍生化(如，氨基衍生化)的多孔的基于MaSp的纤维的ζ电位值比未改性的多孔的基于MaSp的纤维的ζ电位值大至少50％、至少70％、至少100％、至少150％、至少200％、至少300％、至少400％、至少500％、至少600％、至少700％、至少800％、至少1000％。

在一些实施方式中，衍生化(如，羧基衍生化)的多孔的基于MaSp的纤维特征在于在约7的pH下介于-20和-100之间的ζ电位值。如本文所举例，羧基化的基于MaSp的纤维特征在于在约7的pH下约-40的ζ电位值，其中未改性的基于MaSp的纤维在约7的pH下的ζ电位值为约-20。

在一些实施方式中，衍生化(如，羧基衍生化)的多孔的基于MaSp的纤维的ζ电位值比未改性的多孔的基于MaSp的纤维的ζ电位值低至少50％、至少70％、至少100％、至少150％、至少200％、至少300％、至少400％、至少500％、至少600％、至少700％、至少800％、至少1000％。本领域技术人员将理解，准确的ζ电位值将取决于pH值和多孔的基于MaSp的纤维内官能团的负载量(即，w/w比)。

在一些实施方式中，衍生化的基于MaSp的纤维保留原始(如，非衍生化)的基于MaSp的纤维的孔隙率。在一些实施方式中，衍生化的基于MaSp的纤维特征在于至少10m²/g的BET表面积。

图3A和3B中呈现了衍生化的基于MaSp的纤维的SEM图像。如图3A-3B所示，衍生化的基于MaSp的纤维的显著孔隙率(如，通过至少10m²/g的BET表面积所限定)与序列无关，这是因为基于MaSp的蛋白质和突变的基于MaSp的蛋白质都展现了高度多孔结构。此外，与未改性的基于MaSp的纤维的孔隙率相比，衍生化的基于MaSp的纤维的孔隙率被基本上保持。

在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包括与聚合物、接头和螯合部分或其任意组合中的任一个共价结合的官能部分。在一些实施方式中，官能部分与接头共价结合，其中接头如本文所述。在一些实施方式中，官能部分与螯合部分共价结合，其中螯合部分是金属螯合基团、金属氧化物螯合基团或其组合中的任一个，其中金属螯合基团和金属氧化物螯合基团如本文所述。

在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包括与官能部分结合的染料或颜料，其中官能部分如前文所述。在一些实施方式中，染料或颜料通过共价键或非共价键与官能部分结合。在一些实施方式中，染料或颜料通过氢键、范德华相互作用、静电相互作用、p-p堆积或其任意组合中的任一种与官能部分结合。

染料的非限制性实例包括但不限于：阴离子染料(如，刚果红、茜素纯蓝B、酸性红88、台盼蓝)、阳离子染料(如，甲硫氨酸染料、蒽醌染料、偶氮染料、考马斯蓝、亚甲基蓝)和中性染料(如，中性橙RL、中性红GRL、中性灰2BL)、艳丽胭脂红6B、淀红C、观赏红、重氮黄、汉莎黄、酞菁蓝、酞菁绿、碱性蓝和苯胺黑或其任意组合。其他中性或带电有机染料在本领域是众所周知的。

本发明人成功地在染发组合物中将本发明的PEI和/或氨基改性的衍生化纤维与各种染料一起实现，如实施例部分所述。

在一些实施方式中，本发明的组合物包括本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维以及任选地选自加成聚合物、染料和/或颜料的额外组分。

在一些实施方式中，组合物包括0.01％至50％、0.01％至1％、1％至5％、5％至10％、10％至15％、15％至20％、20％至50％(w/w)的基于MaSp的纤维，包括之间的任意范围；和额外组分。

在一些实施方式中，组合物包括0.001％至95％(w/w)、0.005％至95％(w/w)、0.009％至95％(w/w)、0.01％至95％(w/w)、0.05％至95％(w/w)、0.09％至95％(w/w)、0.1％至95％(w/w)、0.5％至95％(w/w)、0.9％至95％(w/w)、1％至95％(w/w)、5％至95％(w/w)、10％至95％(w/w)、15％至95％(w/w)、20％至95％(w/w)、30％至95％(w/w)、50％至95％(w/w)、0.01％至80％(w/w)、0.05％至80％(w/w)、0.09％至80％(w/w)、0.1％至80％(w/w)、0.5％至80％(w/w)、0.9％至80％(w/w)、1％至80％(w/w)、5％至80％(w/w)、10％至80％(w/w)、15％至80％(w/w)、20％至80％(w/w)、30％至80％(w/w)、50％至80％(w/w)、0.001％至50％(w/w)、0.005％至50％(w/w)、0.009％至50％(w/w)、0.01％至95％(w/w)、0.01％至50％(w/w)、0.05％至50％(w/w)、0.09％至50％(w/w)、0.1％至50％(w/w)、0.5％至50％(w/w)、0.9％至50％(w/w)、1％至50％(w/w)、5％至50％(w/w)、10％至50％(w/w)、15％至50％(w/w)、20％至50％(w/w)、或30％至50％(w/w)的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，包括其间的任意范围.

在一些实施方式中，本发明的组合物基本上由如本文所述本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维和任选地额外组分构成。在一些实施方式中，组合物的按重量计至少80％、至少85％、至少90％、至少92％、至少95％、至少97％、至少99％、至少99.9％(包括之间的任意范围)由本文所述的本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维和任选地额外组分构成。

在一些实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维基本上由本文所述的任一种衍生化的多孔的基于MaSp的纤维构成。在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维基本上不含额外纤维(如，衍生化纤维)，和/或额外聚合物，和/或额外有机或无机材料或颗粒。

在一些实施方式中，按重量计至少80％、至少85％、至少90％、至少92％、至少95％、至少97％、至少99％、至少99.9％(包括之间的任意范围)的本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维由本文所述的任一种衍生化的多孔的基于MaSp的纤维构成。

在一些实施方式中，本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维和/或组合物是稳定的。在一些实施方式中，如果衍生化纤维在溶液中分散后，和/或在环境温度下延长储存，和/或热暴露至高达300℃、高达200℃、高达100℃、高达80℃、高达60℃(包括之间的任意范围)的温度时，保留其物理和/或化学性质，和/或在化学和/或物理上是稳定的，则本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维被称为稳定的。

在一些实施方式中，如果本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维与额外组分稳定结合(如，在溶液中分散后，和/或在环境温度下延长储存，和/或热暴露至高达300℃、高达200℃、高达100℃、高达80℃、高达60℃(包括之间的任意范围)的温度时组合物在化学上稳定)，则本发明的组合物被称为稳定的。

在一些实施方式中，环境条件包括暴露至以下中任一项：惰性化学物质诸如溶剂(有机溶剂和/或水性溶剂，其中溶剂是惰性的，即缺乏与组合物中任意组分的化学反应性)；热暴露至高达300℃、高达200℃、高达100℃、高达80℃、高达60℃(包括之间的任意范围)的温度；暴露至UV/vis辐射(和/或电磁辐射、IR辐射、微波辐射等)；暴露至水分和/或大气气体等。在一些实施方式中，环境条件包括重复暴露至惰性化学物质。在一些实施方式中，环境条件包括暴露至低于复合物中(即，基于MaSp的纤维或衍生化的基于MaSp的纤维中)任意组分的熔点和/或分解点的温度。本领域技术人员将理解，环境储存条件的准确定义可以包括本领域已知的额外参数或条件。

在一些实施方式中，如果本发明的组合物和/或衍生化的多孔的基于MaSp的纤维基本上保持其结构，和其物理性质(如，机械稳定性、多孔性、拉伸强度等)和化学性质(润湿性、ζ电位、疏水性/亲水性、反应性)，和/或其中额外组分保持与本发明的衍生化的基于MaSp的纤维接触或结合(如，基本上没有崩解)，则其被称为稳定的。

在一些实施方式中，如果本发明的组合物和/或衍生化的基于MaSp的纤维基本上保持其化学组成，则其被称为化学上稳定的。

在一些实施方式中，本发明的组合物和/或衍生化的基于MaSp的纤维基本上在化学上和/或物理上稳定至少一个月(m)、至少2m、至少6m、至少12m、至少2年(y)、至少3y、至少10y，包括其间的任意范围，其中基本上如下文所述。在一些实施方式中，本发明的组合物和/或衍生化的基于MaSp的纤维在环境储存条件下基本上稳定本文描述的时间段。

复合物

在另一方面，提供了复合物，其包括与金属、金属盐、或金属氧化物颗粒或其任意组合结合的本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维。在一些实施方式中，金属氧化物颗粒通过配位键、通过静电相互作用或两者与衍生化的多孔的基于MaSp的纤维结合。

在一些实施方式中，本发明的复合物包括与选自金属、金属盐或金属氧化物或其任意组合的金属组分结合的本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中金属组分为微粒物质的形式或不同原子的形式，和其中金属组分处于元素态或氧化态。在一些实施方式中，金属组分包括金属和/或金属盐，其中金属组分包括本发明的第一金属和/或第二金属。

在一些实施方式中，本发明的复合物包括通过本发明的一种或多种螯合剂与本文所述的金属组分结合的本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维。

在一些实施方式中，金属组分通过本发明的一种或多种螯合剂与衍生化的基于MaSp的纤维配位结合，和其中本发明的一种或多种螯合剂与本发明的官能部分(如，本文所述的聚合物)共价结合。在一些实施方式中，本发明的复合物包括与金属组分结合的本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包括与聚合物共价结合的多种螯合剂，如本文所述。在一些实施方式中，螯合剂如前文所述(如，包括(i)能够结合金属或其盐的金属螯合基团，(ii)金属氧化物螯合基团，或两者)。

在一些实施方式中，本发明的复合物包括通过螯合剂与衍生化的多孔的基于MaSp的纤维结合的金属氧化物颗粒。在一些实施方式中，螯合剂是如前文所述的金属氧化物螯合基团。在一些实施方式中，金属氧化物颗粒通过螯合剂络合。在一些实施方式中，金属氧化物颗粒稳定结合衍生化的多孔的基于MaSp的纤维(如，在溶液中分散后，和/或在环境温度下延长储存，和/或热暴露至高达300℃、高达200℃、高达100℃、高达80℃、高达60℃(包括之间的任意范围)的温度时复合物在化学上稳定)。

在一些实施方式中，环境条件包括暴露至以下中任一项：惰性化学物质诸如溶剂(有机溶剂和/或水性溶剂，其中溶剂是惰性的，即缺乏与复合物中任意组分的化学反应性)；热暴露至高达300℃、高达200℃、高达100℃、高达80℃、高达60℃(包括之间的任意范围)的温度；暴露至UV/vis辐射(和/或电磁辐射、IR辐射、微波辐射等)；暴露至水分和/或大气气体等。在一些实施方式中，环境条件包括重复暴露至惰性化学物质。在一些实施方式中，环境条件包括暴露至低于复合物中(即，基于MaSp的纤维或衍生化的基于MaSp的纤维中)任意组分的熔点和/或分解点的温度。本领域技术人员将理解，环境储存条件的准确定义可以包括本领域已知的额外参数或条件。

在一些实施方式中，如果本发明的复合物基本上保持其结构，和其物理性质(如，机械稳定性、多孔性、拉伸强度等)和化学性质(润湿性、ζ电位、疏水性/亲水性、反应性)，和/或其中金属组分保持与本发明的衍生化基于MaSp的纤维接触或结合(如，基本上没有崩解)，则其被称为稳定的，其中基本上如本文所述。

在一些实施方式中，如果本发明的复合物基本上保持其化学组成，则其被称为化学上稳定的。

在一些实施方式中，本发明的复合物基本上在化学上和/或物理上稳定至少一个月(m)、至少2m、至少6m、至少12m、至少2年(y)、至少3y、至少10y，包括其间的任意范围，其中基本上如下文所述。在一些实施方式中，本发明的复合物在环境储存条件下基本上稳定本文描述的时间段。

在一些实施方式中，本发明的复合物包括掺杂有金属组分的本发明的衍生化的基于MaSp的纤维。在一些实施方式中，金属组分均一地分布在复合物内(如，在多孔纳米纤维上或内)。

在一些实施方式中，金属氧化物选自氧化钛、氧化铝、氧化铁(II/III)、氧化锆、氧化锌、氧化硅或其任意混合物。在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团对氧化钛具有亲和力和/或选择性。在一些实施方式中，螯合剂对金属氧化物颗粒具有亲和力和/或选择性。在一些实施方式中，螯合剂对氧化钛颗粒具有亲和力和/或选择性。在一些实施方式中，金属氧化物颗粒如前文所述。

在一些实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包括与金属氧化物螯合基团共价结合的官能部分。在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团通过接头与官能部分共价结合，其中接头如本文所示。在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团通过PGA接头与官能部分共价结合。在一些实施方式中，每个PGA链与多个金属氧化物螯合基团共价结合。

在一些实施方式中，与金属氧化物螯合基团共价结合的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维如式4所示：

其中虚线表示任选的键，并且每个n是独立地1至10000的整数。

在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团包括羧基和/或羟基。在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团包括小分子和/或聚合物。在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团是单齿、双齿、三齿和四齿配体。在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团包括对二氧化钛具有亲和力和/或选择性的配体。在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团包括包含一个或多个羧基以及任选地一个或多个羟基的配体。在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团包括配体、环状多齿配体或线性配体。

在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团是包含羧基侧链基团和/或羟基侧链基团的聚合物(诸如PVA、聚丙烯酸酯、聚乙二醇酯等，包括其任意混合物或共聚物)。

金属螯合基团的非限制性实例包括但不限于水杨酸、膦酸、异羟肟酸、丙二酸、邻苯三酚、5-羟基-1,4-萘醌、醌或其任意组合。对二氧化钛具有亲和力的其他金属氧化物螯合基团在本领域是熟知的。

在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团包括氧化酪氨酸侧链(如，二羟基苯基或醌)。在一些实施方式中，衍生化的基于MaSp的纤维包括至少一个氧化酪氨酸残基(如，二羟基苯基或醌的形式)。本领域技术人员会理解，例如，氧化酪氨酸可以通过使基于MaSp的纤维与酪氨酸酶反应来获得，从而获得处于氧化态的酪氨酸残基的至少一部分(如，二羟苯基或醌的形式)。

在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团与聚合物结合，其中聚合物在本文中描述。在一些实施方式中，金属氧化物螯合基团与聚合物共价结合，其中聚合物如本文所述。在一些实施方式中，螯合部分与衍生化的基于MaSp的纤维的官能部分共价结合。

在一些实施方式中，本发明的复合物包括包含与其结合的多个金属氧化物螯合基团的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中金属氧化物螯合基团的至少一部分(如，20和99％之间、20和30％之间、30和40％之间、40和60％之间、60和80％之间、80和90％之间、90和99％之间，包括之间的任意范围)与金属氧化物(如，本发明的金属氧化物颗粒)结合。

本领域技术人员将理解，螯合部分(如，金属氧化物螯合基团)与聚合物的共价结合有多种选择。例如，胺化螯合部分可以与羧基化的基于MaSp的纤维结合。可选地，羧基化螯合部分可以与胺化的基于MaSp的纤维结合。额外地，胺化螯合部分可以与包含羧基或羰基的聚合物(如，PGA)结合。可选地，羧基化螯合部分可以与包含羟基或氨基的聚合物(如，聚赖氨酸或PEI)结合。本发明人成功地合成了与PGA结合的胺化的基于MaSp的纤维，其中PGA进一步与金属氧化物螯合基团(水杨酸)结合，如前文所述。

在一些实施方式中，本发明的复合物包括包含与金属螯合基团共价结合的官能部分的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维。在一些实施方式中，金属螯合基团通过接头与官能部分共价结合，其中接头如本文所述。在一些实施方式中，金属螯合基团通过PGA接头与官能部分共价结合。在一些实施方式中，每个PGA链与多个金属螯合接头共价结合，如上文所述。

在一些实施方式中，本发明的复合物包括包含与其结合的多个金属螯合基团的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中金属螯合基团中至少部分(如，20和99％之间、20和30％之间、30和40％之间、40和60％之间、60和80％之间、80和90％之间、90和99％之间，包括之间的任意范围)与金属结合，其中金属如本文所述。在一些实施方式中，金属螯合基团中至少部分与Pd或与其盐结合(诸如Pd(乙酸盐)₂、PdCl₂)。在一些实施方式中，金属螯合基团中至少部分与元素态(如，基态，也称为0氧化态)的金属结合。在一些实施方式中，金属螯合基团中至少部分与氧化态(如，+2)的金属结合。在一些实施方式中，金属螯合基团与至少部分还原的金属结合。

在一些实施方式中，本发明的组合物包括掺杂有金属(第一和/或第二金属，如本文所述)的本发明的衍生化纤维，其中金属与包含多个金属螯合基团的聚合物配位结合。在一些实施方式中，本发明的组合物包括被包含多个金属螯合基团(诸如IDA)的聚戊二醛络合的Pd，其中聚戊二醛与本发明的衍生化的基于MaSp的纤维共价结合。

在一些实施方式中，包含络合金属或金属阳离子的多个金属螯合基团的聚合物如下所示：

其中k为10至10000，M表示过渡金属(如，Pd或其盐)并且每个m和n表示独立地为0至10的整。

在本发明的另一方面中，通过本发明的聚合物络合的金属原子(或第一金属)进一步与额外金属原子结合，其中额外金属原子是相同的或不同的。在一些实施方式中，通过本发明的聚合物络合的金属原子进一步与多个金属原子结合，从而形成聚集体。在一些实施方式中，通过本发明的聚合物络合的第一金属(如，Pd)均匀分布在本发明的衍生化纤维的外表面上。在一些实施方式中，第一金属(例如Pd)在本发明的衍生化纤维的顶部形成金属层(或第一金属层)。在一些实施方式中，金属层(如，第一金属层和/或第二金属层)的厚度为1到10个原子，包括之间的任意范围。在一些实施方式中，第一金属(如，Pd)为胶体形式。在一些实施方式中，第一金属(如，Pd)为1至500nm范围内的颗粒形式。

在一些实施方式中，第一金属以微粒的形式或不同原子的形式，形成适合于在其顶部上结合第二金属的聚集中心。在一些实施方式中，如本文所述的通过本发明的聚合物络合的Pd(元素态)形成聚集中心，以便允许沉积第二金属(如，Cu)。在一些实施方式中，第二金属通过化学镀沉积。在一些实施方式中，第一金属能够促进第二金属的化学沉积。

在一些实施方式中，第二金属(如，Cu)为胶体形式。在一些实施方式中，第二金属(如，Cu)为范围介于1和500nm、1和10nm、10和50nm、50和100nm、100和200nm、200和500nm之间(包括之间的任意范围)的颗粒的形式。

在一些实施方式中，第二金属要么以微粒物质的形式，要么以不同原子的形式，其中不同原子处于元素态或处于氧化态。在一些实施方式中，第二金属以微粒物质的形式或不同原子的形式均一分布在本发明衍生化纤维的顶部上。在一些实施方式中，第一金属和/或第二金属为本发明的衍生化纤维的顶部上均一层的形式。在一些实施方式中，第一金属和/或第二金属处于非晶态或结晶态(如，形成基本上结晶态的颗粒)。在一些实施方式中，第一金属和/或第二金属的至少一部分处于结晶状态。

“均匀”或“均一”是指尺寸(或厚度)分布在小于例如±60％、±50％、±40％、±30％、±20％或±10％(包括其间的任意值)的范围内变化。

在一些实施方式中，术语“层”是指基本均一的物质的基本均一的厚度。在一些实施方式中，壳包括单层或多层。

在一些实施方式中，衍生化的基于MaSp的纤维包括沉积在第一金属(如，Pd)顶部或与第一金属结合的第二金属(如，Cu⁰)的层，其中第一金属通过与基于MaSp的纤维共价结合的聚戊二醛络合。在一些实施方式中，第一金属(如，Pd)通过金属螯合部分(如，IDA)螯合或络合。在一些实施方式中，金属螯合部分与聚戊二醛共价结合，如前文所举例。本发明人成功地用Cu⁰掺杂了衍生化的基于MaSp的纤维，其中衍生化的基于MaSp的纤维包含与IDA金属螯合基团结合的PGA。

在一些实施方式中，如本文所述，第一金属和/或第二金属为微粒物质的形式或不同原子的形式，并且其中第一金属和第二金属中的每个独立地处于元素态或氧化态。

在一些实施方式中，与聚合物层接触或结合的金属层(如，第一金属层)形成用于第二金属的多个聚集位点。在一些实施方式中，第一金属具有对聚合物层的涂层聚合物的高亲和力。在一些实施方式中，第一金属与涂层聚合物结合。

在一些实施方式中，第二金属与第一金属结合或聚集在第一金属的顶部上。在一些实施方式中，第二金属处于元素态。在一些实施方式中，第二金属处于氧化态(如，+1、或+2)。在一些实施方式中，第二金属在第一金属层的顶部上形成层。在一些实施方式中，第二金属对第一金属具有亲和力。在一些实施方式中，第二金属和第一金属为分层结构的形式，其中每个金属层是分开的。在一些实施方式中，第二金属和第一金属在金属层内混合在一起。在一些实施方式中，第二金属和第一金属混合在一起，以便在聚合物层的顶部上形成一个金属层。在一些实施方式中，纤维被任意第一金属或任意第二金属或第一金属和第二金属的组合至少部分地涂布。

在一些实施方式中，第一金属和任选地第二金属是如本文所述的过渡金属。过渡金属在本领域是众所周知的，并被称为包含d电子的金属。

在一些实施方式中，第一金属具有适合化学还原的还原电势。在一些实施方式中，第一金属和第二金属与化学沉积法相容。在一些实施方式中，第一金属能够直接还原第二金属。

在一些实施方式中，至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少95％、至少99％(包括其间的任意范围)的螯合剂与金属氧化物颗粒结合。

在一些实施方式中，衍生化的多孔的基于MaSp的纤维与金属氧化物颗粒的w/w比为介于0.01:1和100:1之间、0.01:1至10:1、0.01:1至0.05:1、0.05:1至0.1:1、0.1:1至0.2:1、0.2:1至0.3:1、0.3:1至0.4:1、0.4:1至0.5:1、0.5:1至0.7:1、0.7:1至0.9:1、0.5:1至1:1、0.9:1至1:1、1:1至1.5:1、1.5:1至2:1、2:1至3:1、3:1至5:1、5:1至7:1、7:1至10:1、10:1至30:1、30:1至50:1、50:1至100:1，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，金属氧化物颗粒的特征在于颗粒大小介于25和5000nm之间、25和50nm之间、50和100nm之间、100和150nm之间、150和200nm之间、200和300nm之间、300和500nm之间、500和1000nm之间、1000和2000nm之间、2000和3000nm之间、3000和4000nm之间、4000和5000nm，包括之间的任意范围。

在一些实施方式中，复合物稳定至少1个月(m)、至少2m、至少3m、至少4m、至少5m、至少6m、至少7m、至少8m、至少9m、至少10m、至少12m，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，金属氧化物颗粒内的金属氧化物处于非晶态。在一些实施方式中，金属氧化物颗粒内的金属氧化物处于结晶态。在一些实施方式中，金属氧化物颗粒内的金属氧化物的至少一部分处于非晶态。

在一些实施方式中，复合物的特征在于，与原始(如，不含基于MaSp的纤维)金属氧化物颗粒相比，其在水溶液和/或有机溶液中的增加的分散性。与原始二氧化钛颗粒相比，包含粒径大于300nm的氧化钛颗粒的本发明的复合物在水溶液和/或有机溶液中的分散性显著提高。包含与水杨酸或PVA-衍生化的基于MaSp的纤维结合的氧化钛颗粒(如，本发明的示例性复合物)的水性分散液相对于含有非衍生化的基于MaSp的纤维的对照分散液表现出优异的稳定性。此外，包含与水杨酸衍生化的基于MaSp的纤维结合的氧化钛颗粒的复合物表现出优异的分散性(如，能够形成稳定的分散液)，其中氧化钛颗粒与衍生化的基于MaSp的纤维的w/w比为约1:1。

在一些实施方式中，由本发明的复合物形成的水分散液还包括表面活性剂。已经实施用于形成稳定分散液的示例性表面活性剂包括但不限于TRITON和十二烷基硫酸钠(SDS)。

在一些实施方式中，与对照相比，复合物的特征在于对UV辐射的增加的吸收。在一些实施方式中，对照是不含金属氧化物颗粒的衍生化或非衍生化的基于MaSp的纤维。

在一些实施方式中，本发明的复合物的特征在于导电率(在本文中也称为“电导率”)，其中复合物是或包括与金属(如，如本文所述的处于元素态的金属)结合或被金属掺杂的衍生化的基于MaSp的纤维。在一些实施方式中，金属诱导或增强本发明的复合物的导电率。在一些实施方式中，与金属(如，如本文所述的处于元素态的金属)结合或被金属掺杂的衍生化的基于MaSp的纤维特征在于与不含金属的衍生化的基于MaSp的纤维相比提高的导电率。在一些实施方式中，富含(如，按复合物的总重量计在1和30％之间、1和10％之间、10和20％之间、20和30％之间(包括之间的任意范围)富集)衍生化的基于MaSp的纤维的聚合物特征在于与原始聚合物(如，不含衍生化的基于MaSp的纤维)相比提高的导电率。

在一些实施方式中，不含金属的原始的基于MaSp的纤维(如，非衍生化纤维)和/或衍生化的基于MaSp的纤维基本上是非导电的。在一些实施方式中，不含金属的原始的基于MaSp的纤维(如，非衍生化纤维)和/或衍生化的基于MaSp的纤维特征在于至少10¹³ohm*cm、至少10¹⁴ohm*cm、至少10¹⁵ohm*cm(包括之间的任意范围)的体积电阻率。

在一些实施方式中，复合物的导电率大于原始的衍生化的基于MaSp的纤维(如，不含与其结合的金属)的导电率至少50％、至少100％、至少200％、至少500％、至少1000％、至少10000％、至少1000000000％，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，复合物的导电率大于原始的衍生化的基于MaSp的纤维至少10、至少100、至少1000、至少10000、至少100.000倍、至少1.000.000倍、至少10.000.000倍，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，本发明的复合物特征在10¹²和10^-5ohm/m之间、10¹²和10¹⁰ohm/m之间、10¹⁰和10⁸ohm/m之间、10⁸和10⁶ohm/m之间、10⁶和10⁴ohm/m之间、10⁴和10²ohm/m之间、10²和1ohm/m之间、1和10^-5ohm/m之间、1和10^-2ohm/m之间、10^-2和10^-3ohm/m、10^-3和10^-5ohm/m之间的电阻率，包括其间的任意范围。在一些实施方式中，电阻率是指归一化至样品长度的电阻率。

在一些实施方式中，与金属结合或掺杂金属的衍生化的基于MaSp的纤维特征在于抗微生物活性，基本上减少或预防衍生化的基于MaSp的纤维的表面处或富含衍生化的基于MaSp的纤维的额外聚合物的表面处的微生物负载。

方法

在另一方面，提供了合成本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维的方法，包括使多孔的基于MaSp的纤维与式I：

或式II：

表示的试剂反应，其中R包括本发明的官能部分；A选自取代或未取代的芳基、杂芳基和烷基，包括其任意组合；每个R₁独立地包括氢、烷基、羟基或烷氧基中的任意一种，包括其任意组合；波浪键代表接头或键；和其中反应包括足以将官能部分共价附接至多孔的基于MaSp的纤维的酪氨酸的条件，从而获得衍生化的多孔的基于MaSp的纤维。在一些实施方式中，接头如本文所述。

在一些实施方式中，至少一个R₁包括离去基团。在一些实施方式中，每个R₁独立地包括氢、或-O-C_1-10烷基中的任一种。在一些实施方式中，A包括取代的或未取代的芳香环。在一些实施方式中，A包括取代的或未取代的苯基。

在一些实施方式中，接头包括取代的或未取代的C_1-10烷基。

在一些实施方式中，合成本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维的方法包括提供非衍生化的多孔的基于MaSp的纤维并使其与由式I表示的重氮鎓盐反应，从而通过重氮键将试剂共价附接到基于MaSp的纤维的酪氨酸。在一些实施方式中，通过使硝酸盐与式5：

的胺反应合成重氮鎓盐，其中R和A如本文所述。在一些实施方式中，通过在水溶液(如，水性缓冲液)中的反应合成重氮鎓盐。在一些实施方式中，水溶液的pH介于1和7之间、1和3之间、5和7之间、3和5之间，包括之间的任意范围。

在一些实施方式中，在水溶液(或水性悬浮液)中或在包含极性有机溶剂的分散液中使非衍生化的多孔的基于MaSp的纤维与式I的试剂反应。在一些实施方式中，足以将官能部分共价附接到多孔的基于MaSp的纤维的酪氨酸的条件包括水溶液的pH介于3和10之间、5和7之间、3和5之间、7和10之间，包括之间的任意范围。在一些实施方式中，足以将官能部分共价附接到多孔的基于MaSp的纤维的酪氨酸的条件包括小于15℃、小于10℃、小于5℃、小于3℃的温度，包括之间的任意范围。

在一些实施方式中，合成本发明的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维的方法包括提供非衍生化的多孔的基于MaSp的纤维并使其与式II表示的试剂反应，从而通过甲硅烷基键(C-Si键)将试剂共价附接至基于MaSp的纤维的酪氨酸。

在一些实施方式中，在水溶液(或水性悬浮液)中或在包含极性有机溶剂的分散液中使非衍生化的多孔的基于MaSp的纤维与式II的试剂反应。在一些实施方式中，足以将官能部分共价附接到多孔的基于MaSp的纤维的酪氨酸的条件包括水溶液的pH介于6和12之间、5和7之间、6和10之间、7和10之间、7和9之间、9和12之间，包括之间的任意范围.在一些实施方式中，足以将官能部分共价附接到多孔的基于MaSp的纤维的酪氨酸的条件包括小于15℃、小于10℃、小于5℃、小于3℃的温度，包括之间的任意范围。

在一些实施方式中，该方法进一步包括使官能部分(如，胺或羧基)与对官能部分具有反应性的聚合物反应，从而使聚合物与多孔的基于MaSp的纤维共价结合；其中，官能部分包含胺或羧基。在一些实施方式中，通过添加偶联剂(诸如HATU、HOBt、CDI、EDC、NHS或其混合物)，使官能部分(如，胺)与聚合物的羧基反应。在一些实施方式中，通过添加偶联剂(诸如HATU、HOBt、CDI、EDC、NHS或其混合物)，使官能部分(如，羧基)与聚合物的胺基反应。各种偶联剂以及足以进行胺-羧基偶联的精确反应条件在本领域是众所周知的。

在一些实施方式中，使官能部分(如，胺)与聚合物的羰基(酮或醛)反应，从而形成亚胺。在一些实施方式中，该方法进一步包括将亚胺还原为胺，如，通过硼氢化钠或通过氢还原以及适当的催化剂。本领域公知足以进行亚胺键形成和进一步亚胺-胺还原的反应条件。

在一些实施方式中，方法进一步包括使聚合物(如，PGA)与对聚合物具有反应性的螯合剂反应，从而获得共价结合到聚合物的螯合剂。在一些实施方式中，方法进一步包括使聚合物(如，PGA)与螯合剂反应，以获得通过亚胺键或通过酰胺键共价结合到聚合物的螯合剂，其中聚合物分别包含羰基或羧基；和螯合剂包含胺基。

多孔的基于MaSp的纤维

根据一些实施方式，本发明提供了包括衍生化的多孔的基于MaSp的纤维的组合物。在一些实施方式中，衍生化的基于MaSp的纤维以按总重量计0.1％至90％的浓度存在。

在一些实施方式中，多孔的基于MaSp的纤维包括至少一种基于MaSp的纤维。在一些实施方式中，至少一种基于MaSp的纤维以按总重量计0.1％至25％、0.1％至20％、0.1％至15％、0.5％至30％、1％至30％、5％至30％、或10％至30％(包括其间的任意范围)的浓度存在。

在一些实施方式中，多孔的基于MaSp的纤维是尺寸在0.5μm至1.5μm范围内的颗粒形式的基于MaSp的聚合物。在一些实施方式中，基于MaSp的纤维是不可溶聚合物。在一些实施方式中，多孔的基于MaSp的纤维具有至少表现范围在200℃至280℃的吸热峰的DSC图谱。在一些实施方式中，多孔的基于MaSp的纤维特征在于通过FTIR分析测量的范围为1615cm^-1至1635cm^-1的酰胺峰。

根据一些实施方式，提供了包括基于MaSp的聚合物(如，合成的基于MaSp的聚合物)的组合物，其中基于MaSp的聚合物具有选自如下的至少一项特性：a)是不可溶聚合物；b)为尺寸在0.5μm至1.5μm范围内的颗粒形式；c)至少表现范围在200℃至280℃的吸热峰的DSC图谱；和d)在通过FTIR分析测量的范围为1615cm^-1至1638cm^-1的酰胺峰。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维特征在于通过差示扫描量热法(DSC)所确定的介于280℃和350℃之间、290℃和350℃之间、300℃和350℃之间、310℃和350℃之间、320℃和350℃之间、280℃和330℃之间、290℃和330℃之间、300℃和330℃之间、310℃和330℃之间、或320℃和330℃之间的降解温度(T_d)，包括其间的任意范围。每种可能性表示本发明单独的实施方式。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维特征在于通过DSC确定的介于200℃和250℃之间、210℃和250℃之间、220℃和250℃之间、230℃和250℃之间、200℃和240℃之间、210℃和240℃之间、220℃和240℃之间、230℃和240℃之间、200℃和230℃之间、或210℃和230℃之间的玻璃化转变温度(T_g)，包括其间的任意范围。每种可能性表示本发明单独的实施方式。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维特征在于通过DSC确定的介于260℃和320℃之间、270℃和320℃之间、280℃和320℃之间、290℃和320℃之间、260℃和310℃之间、270℃和310℃之间、280℃和310℃之间、或290℃和310℃之间的T_g，包括其间的任意范围。每种可能性表示本发明单独的实施方式。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维特征在于至少表现出介于280℃和350℃之间、290℃和350℃之间、300℃和350℃之间、310℃和350℃之间、280℃和330℃之间、290℃和330℃之间、300℃和330℃之间、310℃和330℃之间、或320℃和330℃之间的吸热峰的DSC图谱，包括其间的任意范围。每种可能性表示本发明单独的实施方式。

本文中使用的术语“降解温度(T_d)”是指发生分解的温度。热分解是由热引起的大量化学种类变化的过程。

本文中使用的术语“玻璃化转变温度(T_g)”是指材料从橡胶状粘性非晶液体(T>T_g)转变为脆性玻璃状非晶固体(T<T_g)的温度。这种液体-玻璃转变(或简称玻璃化转变)是可逆转变。玻璃化转变温度(T_g)通常低于材料的结晶态的熔化温度(T_m)(如果存在)。

根据一些实施方式，提供了包括颗粒形式的合成的基于MaSp的聚合物的多孔的基于MaSp的纤维。在一些实施方式中，颗粒的尺寸范围为0.5μm至1.5μm、0.7μm至1.5μm、0.8μm至1.5μm、0.9μm至1.5μm、0.5μm至1μm、0.7μm至1μm、0.8μm至1μm、0.9μm至1μm、0.5μm至1.3μm、0.5μm至1.2μm、0.7μm至1.3μm、0.7μm至1.2μm、或0.9μm至1.2μm，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维包括或由不可溶的基于MaSp的聚合物构成。在一些实施方式中，不可溶的基于MaSp的聚合物为颗粒形式。在一些实施方式中，不可溶的基于MaSp的聚合物是在有机溶剂中不可溶的。在一些实施方式中，不可溶的基于MaSp的聚合物是在水溶液中不可溶的。如本文所使用，术语“基于MaSp的聚合物”和“基于MaSp的纤维”在本文中可互换地使用。

如本文所用，术语“不可溶”是指当暴露于过量溶剂时不溶解，但可能不同程度分散的材料。在一些实施方式中，术语“不可溶”是指小于10％、小于5％、小于2％或小于1％可溶于溶剂的材料。在一些实施方式中，“不可溶”是指只能以浓度按重量计小于0.01％部分溶解在溶剂中的材料。根据本发明的溶剂包括有机溶剂和水溶液。在一些实施方式中，溶剂包括水性表面活性剂溶液。在一些实施方式中，溶剂包括尿素水溶液。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维特征在于限定的差式扫描量热法(DSC)图谱。在一些实施方式中，“DSC图谱”是指峰的位置。在一些实施方式中，“峰”是指放热峰。本文中，“峰的位置”或“峰位置”指的是在热图图谱中沿温度轴的峰，并且在一些实施方式中，可以指任意峰强度下的峰位置。本领域技术人员将理解，DSC测量中获得的数据部分取决于所用仪器和进行测量时的环境条件(如，湿度)。

在一些实施方式中，基于MaSp的聚合物特征在于至少表现出200℃至280℃之间的吸热峰的DSC图谱。在一些实施方式中，公开的组合物特征在于至少表现出在200℃至270℃、200℃至260℃、200℃至250℃、210℃至280℃、212℃至280℃、215℃至280℃、216℃至280℃、220℃至280℃、210℃至250℃、212℃至250℃、215℃至250℃、216℃至250℃、220℃至250℃、210℃至245℃、210℃至242℃、或215℃至245℃的范围内的吸热峰的DSC图谱，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，基于MaSp的聚合物特征在于至少表现出具有小于对应的包含基于(MaSp)的纤维的组合物的DSC图谱至少5℃至100℃、至少10℃至100℃、至少15℃至100℃、至少12℃至100℃、至少25℃至100℃、至少5℃至80℃、至少10℃至80℃、至少15℃至80℃、至少12℃至80℃、至少25℃至80℃、至少5℃至50℃、至少10℃至50℃、至少15℃至50℃、至少12℃至50℃、或至少25℃至50℃的吸热峰的DSC图谱。

在一些实施方式中，基于MaSp的聚合物在约-100℃至约190℃范围内没有DSC峰。在一些实施方式中，公开的化合物在约-100℃至约25℃范围内没有DSC峰。在一些实施方式中，公开的组合物至少特征在于表现出在40℃至70℃的范围没有吸热峰的DSC图谱。

在一些实施方式中，基于MaSp的聚合物在约-100℃至约-50℃范围内没有DSC峰。在一些实施方式中，公开的化合物在约-50℃至约0℃范围内没有DSC峰。在一些实施方式中，公开的化合物在约-0℃至约-25℃范围内没有DSC峰。

在一些实施方式中，基于MaSp的聚合物特征在于具有通过FTIR分析测量的范围在1615cm-1至1635cm-1的酰胺峰。在一些实施方式中，公开的组合物特征在于具有通过FTIR分析测量的范围在1620cm-1至1635cm-1、1620cm-1至1630cm-1、1621cm-1至1630cm-1、或1620cm-1至1625cm-1的酰胺峰，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，基于MaSp的聚合物没有通过FTIR分析测量的范围在1700cm-1至1800cm-1的峰。

在一个实施方式中，本发明的基于MaSp的聚合物通过自组装进行组装。“自组装”是指单体，即本发明的合成蜘蛛丝蛋白，在正常生理条件下或在室温下以能量有利的方式自发地相互结合，以创建具有本文所述性质的大分子结构。此外，本发明的基于MaSp的聚合物具有极强的弹性，并且一旦组装，可以承受极端的化学攻击，诸如在10％表面活性剂溶液中溶解和煮沸至少1小时。

“韧性(tenacity)”或“拉伸强度”是指长丝在断裂前能承受的重量的量。通过拉伸试验使材料断裂，产生的最大比应力通常在长丝、纱线或织物中。根据具体实施方式，本发明的基于MaSp的聚合物的拉伸强度为约100-3000MPa(MPa＝N/mm2)、约300-3000MPa、约500-2700MPa、约700-2500MPa、约900-2300MPa、约1100-2000MPa、约1200-1800MPa、约1300-1700MPa或约1400-1600MPa。更具体地，约1500MPa。

“强韧性(toughness)”是指破坏基于MaSp的聚合物所需的能量。这是应力-应变曲线下面积，有时称为“断裂能量”或破裂功。根据特定实施方式，本发明的基于MaSp的聚合物的强韧性为约20-1000MJ/m3、约50-950MJ/m3、约100-900MJ/m3、约120-850MJ/m3、约150-800MJ/m3、约180-700MJ/m3、约180-750MJ/m3、约250-700MJ/m3、约280-600MJ/m3、约300-580MJ/m3、约310-560MJ/m3、约320-540MJ/m3或约350-520MJ/m3，最具体地约350-520MJ/m3。

“弹性”是指物体在变形后倾向于恢复其原始尺寸和形状的特性。塑性，即变形而不恢复，是弹性的反义词。在基于MaSp的聚合物的分子构型上，可通过拉伸(重新定向)原子间和分子间结构键实现可恢复或弹性变形。相反，分子间键断裂和重新形成到新的稳定位置会导致不可恢复或塑性变形。

“延伸”是指长度增加，以初始长度的百分比或分数表示。

“细度”是指基于MaSp的聚合物或细丝(如，生物细丝)的平均直径，通常以微米(微米)表示。

基于MaSp的纤维

术语“大壶状腺丝蛋白“和”腺丝蛋白“可以在整个说明书中可互换地使用，并包括所有已知的大壶状腺丝蛋白，通常缩写为“MaSp”或“ADF”(在十字园蛛的情况中)。这些大壶状腺丝蛋白通常有两种类型，即1和2。这些术语还包括本文所公开的非天然蛋白，它们与已知的大壶状腺丝蛋白的至少重复区域具有高度的同一性和/或相似性。其他合适的蜘蛛丝蛋白包括MaSp2、MiSp、MiSp2、AcSp、FLYS、FLAS和鞭毛状。

如本文所用，术语“重复区域”、“重复序列”或“重复”是指源自重复单元的重组蛋白序列，其在蜘蛛丝氨基酸序列(例如，在MaSp-1蛋白中)中自然多次出现。本领域技术人员将理解，蜘蛛丝蛋白的一级结构被认为主要由单元重复的一系列小变异组成。天然存在的蛋白质中的单元重复通常彼此不同。也就是说，沿着蛋白质的长度，很少或没有单元重复的精确复制。在一些实施方式中，本发明的合成蜘蛛丝被制造，其中蛋白质的一级结构包括单个单元重复的精确重复。在其他实施方式中，本发明的合成蜘蛛丝包括一个单元重复的多次重复以及第二个单元重复的多次重复。这种结构类似于典型的嵌段共聚物。几个不同序列的单元重复也可以组合起来，以提供具有适合于特定应用的特性的合成蜘蛛丝蛋白。本文使用的术语“直接重复”是具有类似重复的串联的重复(头尾排列)。在另一实施方式中，用于形成本发明合成蜘蛛丝的重复是直接重复。在一些实施方式中，在自然界中找不到重复序列(即，不是天然存在的氨基酸序列)。

包括重复序列的示例性序列是ADF-4:AAAAAAASGSGGYGPENQGPSGPVAYGPGGPVSSAAAAAAAGSGPGGYGPENQGPSGPGGYGPGGSGSSAAAAAAAASGPGGYGPGSQGPSGPGGSGGYGPGSQGPSGPGASSAAAAAAAASGPGGYGPGSQGPSGPGAYGPGGPGSSAAASGPGGYGPGSQGPSGPGGSGGYGPGSQGPSGPGGPGASAAAAAAAAASGPGGYGPGSQGPSGPGAYGPGGPGSSAAASGPGGYGPGSQGPSGPGAYGPGGPGSSAAAAAAAGSGPGGYGPGNQGPSGPGGYGPGGPGSSAAAAAAASGPGGYGPGSQGPSGPGVYGPGGPGSSAAAAAAAGSGPGGYGPGNQGPSGPGGYGPGGSGSSAAAAAAAASGPGGYGPGSQGPSGPGGSGGYGPGSQGPSGPGASSAAAAAAAASGPGGYGPGSQGPSGPGAYGPGGPGSSAAASGPGGYGPGSQGPSGPGAYGPGGPGSSAAAAAAASGPGGYGPGSQGPSGPGGSRGYGPGSQGPGGPGASAAAAAAAAASGPGGYGPGSQGPSGPGYQGPSGPGAYGPSPSASAS(SEQ ID NO:1)。在一些实施方式中，本发明的合成重复序列基于(如，具有高百分比的同一性，如下文所定义的)源自ADF-4(SEQ ID NO:1)的一个或多个重复序列。如本文所用，术语“基于”是指与重复序列具有高百分比同源性的序列。

在一些实施方式中，每个重复序列包括至多60个氨基酸、至多55个氨基酸、至多50个氨基酸、至多49个氨基酸、至多48个氨基酸、至多47个氨基酸、至多46个氨基酸、至多45个氨基酸、至多44个氨基酸、至多43个氨基酸、至多42个氨基酸、至多41个氨基酸、至多40个氨基酸、至多39个氨基酸、至多38个氨基酸、至多37个氨基酸、至多36个氨基酸或至多35个氨基酸，其中可能性表示本发明的单独的实施方式。在一些实施方式中，每个重复序列包括5至60个氨基酸、10至55个氨基酸、15至50个氨基酸、20至45个氨基酸、25至40个氨基酸、25至39个氨基酸或28至36个氨基酸，其中可能性表示本发明的单独的实施方式。在一些实施方式中，每个重复序列包括30至40个氨基酸、31至39个氨基酸、32至38个氨基酸、33至37个氨基酸、34至36个氨基酸，其中可能性表示本发明的单独的实施方式。在额外实施方式中，每个重复序列包括35个氨基酸。

在一些实施方式中，重复区域独立地包括如式10中所述的氨基酸序列：(X₁)_ZX₂GPGGYGPX₃X₄X₅GPX₆GX₇GGX₈GPGGPGX₉X₁₀；其中X₁在每次出现时独立地是A或G。

在一些实施方式中，至少50％的(X₁)_Z是A，Z是5至30的整数；X₂是S或G；X₃是G或E；X₄是G、S或N；X₅是Q或Y；X₆是G或S；X₇是P或R；X₈是Y或Q；X₉是G或S；和X₁₀是S或G。

在另一实施方式中，MaSP1蛋白的重复区域包括SEQ ID NO:2(SGPGGYGPGSQGPSGPGGYGPGGPGSS)中叙述的氨基酸序列。在另一实施方式中，MaSP1蛋白的重复区域包括SEQ ID NO:3(AAAAAAAASGPGGYGPGSQGPSGPGGYGPGGPGSS)中叙述的氨基酸序列。

在另一实施方式中，提供了MaSp1蛋白的重复区域的同源物，其与SEQ ID NO:1共享至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％或至少99％同源性。

在另一实施方式中，同源物与SEQ ID NO:2共享至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％或至少99％同源性。

在另一实施方式中，MaSP1蛋白的重复区域具有SEQ ID NO:1中叙述的氨基酸序列。

在另一实施方式中，MaSP1蛋白质包括选自如下的单个N-末端区域：SEQ ID NO:4(MSYYHHHHHHDYDIPTTENLYFQGAMDPEFKGLRRRAQLV)；SEQ ID NO:5(MSYYHHHHHHDYDIPTTENLYFQGAMDPEFKGLRRRAQLVRPLSNLDNAP)；SEQ ID NO:6(MSYYHHHHHHDYDIPTTENLYFQGAMDPEFKGLRRRAQLVDPPGCRNSARAGSS)；或其任意功能同源物、变体、衍生物或片段。在另一实施方式中，C-末端的同源物与SEQ ID NO:4-6中任一项共享至少70％同源性。

在另一实施方式中，MaSP1蛋白进一步包括选自以下的单个C末端区域：SEQ IDNO:7(VAASRLSSPAASSRVSSAVSSLVSSGPTNGAAVSGALNSLVSQISASNPGLSGCDALVQALLELVSALVAILSSASIGQVNVSSVSQSTQMISQALS)；SEQ ID NO:8(GPSGPGAYGPSPSASASVAASRLSSPAASSRVSSAVSSLVSSGPTNGAAVSGALNSLVSQISASNPGLSGCDALVQALLELVSALVAILSSASIGQVNVSSVSQSTQMISQALS)；或其任意功能同源物、变体、衍生物或片段。在另一实施方式中，N-末端的同源物与SEQID NO:7-8中任一项共享至少70％同源性。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维包括如WO2017025964公开的蛋白质的混合物。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维包括通过表达突变体核酸序列获得的突变体蛋白质。

在一些实施方式中，MaSP1蛋白进一步包括至少一个标签序列。可以在本发明中使用的标签的非限制性实例包括His标签、HA标签、T7标签等。本领域技术人员很清楚可选的合适标签或其他融合伙伴蛋白。

包含微生物相互作用肽的基于MaSp的纤维

根据一些实施方式，基于MaSp的纤维包括微生物相互作用蛋白。在一些实施方式中，微生物相互作用蛋白是病毒结合受体。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维包括能够与微生物(如，病毒)相互作用的肽。在一些实施方式中，基于MaSp的纤维包括能够结合微生物(如，病毒)的肽。

在一些实施方式中，微生物相互作用蛋白是病毒结合受体。在一些实施方式中，病毒结合受体是用于病毒进入的受体。在一些实施方式中，病毒相互作用蛋白是病毒识别的宿主细胞表面成分。在一些实施方式中，被病毒识别是识别为进入细胞的通道。

在一些实施方式中，病毒是冠状病毒。在一些实施方式中，冠状病毒是α冠状病毒。在一些实施方式中，冠状病毒是229E或NL63。在一些实施方式中，冠状病毒是β冠状病毒。在一些实施方式中，冠状病毒是OC43、HKU1或MERS-CoV。在一些实施方式中，冠状病毒是SARS-CoV-1。在一些实施方式中，冠状病毒是SARS-CoV-2。

在一些实施方式中，病毒结合受体是血管紧张肽转变酶2(ACE2)。在一些实施方式中，病毒是冠状病毒，和病毒结合受体是血管紧张肽转变酶2(ACE2)。

在一些实施方式中，ACE2是突变体ACE2。在一些实施方式中，突变体ACE2是抗切割ACE2突变体。

表1显示了可以用作病毒结合受体的两个非限制性序列。

在一些实施方式中，本发明的基于MaSp的纤维包括N-末端、重复区域(如，24个重复)，和C-末端。重复定义了特定的结构，并且C-末端对自组装很重要。在一些实施方式中，微生物相互作用蛋白(如，病毒结合受体)可以插入N末端区域，对所得蛋白的结构(如，孔隙率)没有影响或几乎没有影响。

编码病毒结合受体的多核苷酸序列的非限制性实例是GCCCAAATGTATCCACTACAAGAAATTCAGAATGGTGAGGAACAGGCCAAGACATTTTTGGACAAGTTTAACCACGAAGCCGAAGACCTGTTCTATCAAAGTTCAGGACTGGGGAAGGGCGACTTCAGG(SEQ ID NO:11)。

由于基于MaSp的纤维的N末端是具有多个限制性位点的聚接头，出现在该聚接头中且未出现在插入物中的任意限制性位点可用于引入多核苷酸序列。

表2提供了在基于MaSp的纤维的N-末端区域引入编码病毒结合受体的多核苷酸序列的可能限制酶的列表。

本文中使用的“氨基酸”是指天然存在的和合成的氨基酸，以及功能类似于天然存在的氨基酸的氨基酸类似物和氨基酸模拟物。天然存在的氨基酸是那些由遗传密码编码的氨基酸，以及那些后来被改性的氨基酸，如，羟脯氨酸、γ-羧基谷氨酸盐和O-磷酸丝氨酸。“氨基酸类似物”是指与天然存在的氨基酸具有相同基本化学结构的化合物，即与氢、羧基、氨基和R基团结合的α-碳，如，高丝氨酸、去甲亮氨酸、甲硫氨酸亚砜、甲硫氨酸甲基砜。此类类似物已经改性了R基团或已经改性了肽主链，但保留了与天然存在的氨基酸相同的基本化学结构。“氨基酸模拟物”是指具有不同于氨基酸的一般化学结构的结构，但功能类似于天然存在的氨基酸的化合物。氨基酸在本文中可通过其常见的三个字母符号或IUPAC-IUB生化命名委员会推荐的一个字母符号来表示。

“氨基酸序列”或“肽序列”是由肽键连接的氨基酸残基位于肽和蛋白质链中的顺序。序列通常是从含有游离氨基的N-末端到含有游离羧基的C末端报告的。氨基酸序列通常称为肽，蛋白质序列如果它代表蛋白质的一级结构，但是必须区分术语“氨基酸序列”或“肽序列”和“蛋白质”，因为蛋白质被定义为折叠成特定三维结构的氨基酸序列，并且通常已经过翻译后改性，诸如磷酸化、乙酰化、糖基化、巯基键形成、裂解等。

如本文所使用，在合成蜘蛛丝氨基酸序列或编码该序列的核酸分子的背景下，如本发明所例示，“分离”或“基本纯化”意味着氨基酸序列或多核苷酸已从其自然环境中移除或已从其天然状态中改变。因此，“分离”并不一定反映氨基酸序列或核酸分子被纯化的程度。然而，可以理解的是，这种已被纯化到一定程度的分子是“分离的”。如果分子不存在于自然环境中，即它不存在于自然界中，则无论其存在于何处，分子都是“分离的”。例如，人体中不存在的氨基酸序列或多核苷酸即使存在于人体中也是“分离的”。

当应用于氨基酸序列或核酸时，术语“分离的”或“基本纯化的”表示该氨基酸序列或核酸基本上不含在自然状态下与其相关联的其他细胞成分。它可以是均一状态，或可选地在无水溶液或水溶液中。纯度和均一性通常使用分析化学技术确定，诸如聚丙烯酰胺凝胶电泳或高效液相色谱。作为制剂中存在的主要物种的氨基酸序列或核酸被基本纯化。

在一些实施方式中，重复是MaSp1蛋白或其片段的重复区域的同源物、变体、衍生物。在一些实施方式中，重复是ADF-4蛋白或其片段的重复区域的同源物、变体、衍生物。

如本文所用，术语“功能性”(如在“功能性同系物、变体、衍生物或片段”中)是指具有生物功能或活性的氨基酸序列，该氨基酸序列通过定义的功能分析识别。更具体地说，定义的功能分析是在表达功能同源物、变体、衍生物或片段的细胞中形成自组装纤维。

当同源性确定为至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少92％、至少94％、至少96％、至少98％或至少99％时，氨基酸序列或核酸序列是相应氨基酸序列或核酸的同源物。

同源性，如本文所用，可在两个氨基酸(肽)或DNA序列之间的同一性百分比基础上确定。总体上，将两个待比较序列进行比对，以给出序列之间的最大相关性。考察两序列的比对，并确定给出两序列之间的精确氨基酸(或核苷酸)对应的位置数量，除以总比对长度，乘以100，给出同一性百分比数字。此同一性百分比数字可基于待比较序列的全长确定，这特别适于长度相同或非常相似并且高度同源的序列；或基于较短的限定长度确定，这更适于长度不等或具有较低水平的同源性的序列。比较两个或更多个序列的同一性的方法在本领域公知。因此，例如，在Wisconsin序列分析包9.1版中可获得的程序，例如程序GAP和BESTFIT，可用于确定两氨基酸序列之间的同一性百分比和两多核苷酸序列之间的同一性百分比。BESTFIT采用Smith和Waterman的“局部同源性”算法，并且发现两序列之间最佳的单个相似性区域。BESTFIT更适于比较长度不相似的两个多肽或两个多核苷酸序列，该程序假设较短序列代表较长者的一部分。在比较时，GAP比对两序列，根据Needleman和Wunsch的算法发现“最大相似性”。GAP更适于比较近似相同长度的序列，并且预期基于全长的比对。优选地，各程序中使用的参数“缺口权重”和“长度权重”分别对于多核苷酸序列是50和3，并且对于多肽序列是12和4。优选地，同一性和相似性百分比在被比较的两序列被最优对齐时确定。

术语“同一的”、“基本同一性”、“基本同源性”或“同一性”百分比，在两个或更多个氨基酸或核酸序列的背景下，指代两个或更多个序列或子序列相同或有相同指定百分比的氨基酸残基或核苷酸(即，在基于比较窗或指定区域以最大对应度比较和比对时，指定区域(例如，氨基酸序列SEQ ID NO：2或3)上约60％同一性、或至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、或99％同一性)，如利用BLAST或BLAST 2.0序列比较算法以下述默认参数测量的或通过手动比对和目视检查测量的。这种序列由此是“基本同一的”。此定义还涉及或可适用于测试序列的补体(compliment)。该定义还包括具有删除和/或添加的序列，以及具有取代的那些序列。优选的算法可说明缺隙和类似物。

关于序列比较，一般，一个序列充当测试序列与之相比较的参照序列。当采用序列比较算法时，将测试和参照序列输入计算机，根据需要，指定子序列坐标，并且指定序列算法程序参数。优选地，可使用默认程序参数，或可指定可选的参数。序列比较算法然后基于程序参数计算测试序列相对于参照序列的序列同一性百分比。

应理解，本发明进一步包括包含SEQ ID NO：1、2、或3中任一个的变体的“2-70”个重复的氨基酸序列。如本文所用，术语“变体”或“基本上相似”包括其中删除、取代或添加一个或多个(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20或25个)氨基酸残基或核苷酸的不同于具体确定序列的氨基酸或核苷酸序列。变体可以是天然存在的等位变体或非天然起源的变体。变体或基本上相似的序列指代可以通过现有技术使用的常见算法确定的、其氨基酸或核苷酸序列与本文所述氨基酸或核苷酸序列的同一性百分比表征的氨基酸序列或核酸的片段。优选的氨基酸或核酸的片段是当与参照序列相比时具有以下序列同一性的氨基酸或核苷酸序列的那些：至少40或45％左右的序列同一性，优选50％或55％左右的序列同一性，更优选60％或65％左右的序列同一性，更优选70％或75％左右的序列同一性，更优选80％或85％左右的序列同一性，还更优选90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％左右的序列同一性。

在一个实施方式中，基于MaSp的聚合物是纤维。

在一个实施方式中，基于MaSp的聚合物由单体组成。在一个实施方式中，多个单体排列在纳米纤丝中。在一个实施方式中，多个纳米纤丝排列在纤维中或组成纤维。在一个实施方式中，基于MaSp的聚合物或纤维中的单体或纳米纤丝的直径为4至16nm。在一个实施方式中，基于MaSp的聚合物或纤维中的单体或纳米纤维的直径为6至14nm。在一个实施方式中，基于MaSp的聚合物或纤维中的单体或纳米纤维的直径为8至12nm。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物的直径为70至450nm。在一个实施方式中，蛋白质的纤维或基于MaSp的聚合物的直径为80至350nm。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物的直径为80至300nm。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物的直径为150至250nm。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物被布置成线圈。在一个实施方式中，单纤维或一种基于MaSp的聚合物被布置成线圈。在一个实施方式中，线圈的直径为5至800微米。在一个实施方式中，线圈的直径为5至500微米。在一个实施方式中，线圈的直径为5至30微米。在一个实施方式中，线圈的直径为5至20微米。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物的长度为5至800微米。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物的长度为30至300微米。

在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物是分支的。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物包括1至10个分支。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物不含碳水化合物。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物是非糖基化的。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物不含脂肪或脂肪酸。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物不含磷。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物不含额外的非基于MaSp的蛋白质。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物不含额外聚合物(如，合成聚合物、非基于MaSp的肽、非基于MaSp的蛋白质)。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物基本上不含额外聚合物。在一个实施方式中，“没有”是“不含”或基本上“不含”。

在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物的长度与直径的长宽比为至少1:10.在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物的长度与直径的长宽比为至少1:10至1:1500。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物的长度与直径的长宽比为至少1:50至1:1000。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物的长度与直径的长宽比为至少1:100至1:1200。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物的长度与直径的长宽比为至少1:100至1:1000。在一个实施方式中，纤维或基于MaSp的聚合物的长度与直径的长宽比为至少1:500至1:1000。

术语衍生物和功能性衍生物，如本文所用，意为带有任意插入、删除、取代和改性的本发明氨基酸序列。

应理解，术语“插入”，如本文所用，意为如下氨基酸残基对本发明序列的任意添加：1至50个之间的氨基酸残基，具体地，20至1个之间的氨基酸残基，和更具体地，1至10个之间的氨基酸残基。最具体地，1、2、3、4、5、6、7、8、9和10个氨基酸残基。进一步，本发明的氨基酸序列可在其N-末端和/或C-末端处以各种相同或不同的氨基酸残基延伸。

氨基酸“取代”是使一个氨基酸被具有相似结构和/或化学性质的另一氨基酸置换的结果，即，保守型氨基酸置换。氨基酸取代可在所涉残基的极性、电荷、溶解性、疏水性、亲水性和/或两亲性的相似性的基础上进行。例如，非极性(疏水)氨基酸包括丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、和甲硫氨酸；极性中性氨基酸包括甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、和谷氨酰胺；带正电(碱性)氨基酸包括精氨酸、赖氨酸、和组氨酸；和带负电(酸性)氨基酸包括天冬氨酸和谷氨酸。

在另一实施方式中，本发明的重复序列具有对SEQ ID NO：2或3中任一个的序列的17或更少、16或更少、15或更少、14或更少、13或更少、12或更少、11或更少、10或更少、9或更少、8或更少、或7或更少个氨基酸取代。在一种实施方式中，本发明的重复序列具有对SEQID NO：2或3中任一个的序列的至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、或至少13个氨基酸取代。

关于氨基酸序列，本领域技术人员将知道对氨基酸、核酸、肽、多肽、或蛋白质序列的改变、添加或删除被编码序列中的单个氨基酸或小百分比氨基酸的个体取代、删除或添加是“保守改性的变体”，其中所述改变导致氨基酸被化学上相似的氨基酸取代。提供功能相似氨基酸的保守型取代在本领域中是公知的。这种保守改性的变体是本发明的多态变体、物种间同系物、和等位基因的附加，并且不排除本发明的多态变体、物种间同系物、和等位基因。

例如，取代可如下进行：其中脂肪族氨基酸(G、A、I、L、或V)被该组另一成员取代、或诸如一个极性残基取代另一个极性残基(如精氨酸取代赖氨酸、谷氨酸取代天冬氨酸、或谷氨酰胺取代天冬酰胺)的取代。下列8组各组包含作为彼此的保守型取代的其它示例性氨基酸：1)丙氨酸(A)、甘氨酸(G)；2)天冬氨酸(D)、谷氨酸(E)；3)天冬酰胺(N)、谷氨酰胺(Q)；4)精氨酸(R)、赖氨酸(K)；5)异亮氨酸(I)、亮氨酸(L)、甲硫氨酸(M)、缬氨酸(V)；6)苯丙氨酸(F)、酪氨酸(Y)、色氨酸(W)；7)丝氨酸(S)、苏氨酸(T)；和8)半胱氨酸(C)、甲硫氨酸(M)。

保守型核酸取代是导致上文限定的保守型氨基酸取代的核酸取代。

本发明氨基酸序列的变体可在氨基酸水平上具有至少80％序列相似性、至少85％序列相似性、90％序列相似性、或至少95％、96％、97％、98％、或99％序列相似性，其中重复单元由SEQ ID NO：2或3中任一个表示。

本发明的氨基酸序列可包括SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.3或其任意片段的“2-70”个重复。“片段”构成具体区域的氨基酸或DNA序列的一部分。肽序列的片段是短于所述具体区域的至少一个氨基酸，并且DNA序列的片段是短于所述具体区域的至少一个碱基对。片段可在C-末端或N-末端侧或两侧均截短。氨基酸片段可包括SEQ ID NO：1或3的至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19、至少20、至少21、至少22、至少23、至少24、至少24、至少26、至少27、至少28、至少29、至少30、至少31、至少32、至少33或至少34个氨基酸。

本发明氨基酸序列的突变体的特征在于其氨基酸中的一个(点突变体)或多个(约至多10个)与一个或多个另一氨基酸交换。它们是导致不同密码子的DNA水平上的相应突变的结果。

再进一步，本发明涉及本发明氨基酸序列的衍生物。本发明氨基酸序列的衍生物例如是这样的：其中官能团如氨基、羟基、巯基或羧基分别被衍生化，例如糖基化、酰化、酰胺化或酯化。在糖基化的衍生物中，寡糖通常连接至天冬酰胺、丝氨酸、苏氨酸和/或赖氨酸。酰化衍生物尤其被天然存在的有机或无机酸酰化，例如，乙酸、磷酸或硫酸，通常发生在N端氨基处或羟基处，特别是分别在酪氨酸或丝氨酸的N端氨基处或羟基处。酯是天然存在的醇(例如，甲醇或乙醇)的那些酯。进一步衍生物是盐，特别是药学上可接受的盐，例如金属盐，如碱金属和碱土金属盐，例如，钠、钾、镁、钙或锌盐、或用氨或适当的有机胺如低级烷基胺(例如，三乙基胺、羟基-低级烷基胺，例如，2-羟基乙基胺)和类似物形成的铵盐。

在一些实施方式中，本发明的丝蛋白不含翻译后改性。

在一些实施方式中，本发明的丝蛋白是可生物降解的。例如，在医药领域，当丝蛋白旨在其中生物降解是期望的体内用途时，这种特性可能很重要。这一特性尤其适用于缝合材料、伤口闭合和覆盖系统。

根据一些方面，本发明的基于MaSp的纤维使用包含合适核酸序列的表达载体制造，其中核酸序列受可操作连接的启动子和任选的调控序列的表达控制。本领域已知示例性表达系统，例如PCT/IL2020/050752中公开的表达系统。

在一些实施方式中，基于MaSp的蛋白质导致自组装，形成确定的结构。在一些实施方式中，基于MaSp的蛋白质为网络的形式。在一些实施方式中，基于MaSp的蛋白质为复合物的形式。在一些实施方式中，基于MaSp的蛋白质诱导确定的二级结构，如，β-转、γ-转、β-片、α-螺旋构象等。

根据一些方面，本文中可互换使用的基于MaSp的蛋白质或基于MaSp的聚合物为纤维形式。如本文所用，“纤维”是指由两根或更多根捻合在一起的细丝组成的纤维材料的细线。“细丝”是指细长的、伸长的、线状的物体或长度不定的结构，范围从微观长度到英里或更大的长度。具体地，合成蜘蛛丝细丝是微观的，并且是蛋白质的。“生物丝(biofilament)”是指由蛋白质产生的细丝，包括重组产生的蜘蛛丝蛋白。术语“纤维”不包含非结构化聚集体或沉淀物。

在一些实施方式中，蛋白质纤维的特征在于其至少一个维度的尺寸(例如，直径、长度)。例如并且非限制地，纤维的直径在10nm-1μm、20-100nm、或10-50nm之间。

在一些实施方式中，纤维由纳米纤丝构成。在一些实施方式中，纳米纤丝具有如下直径：例如，1nm、约2nm、约3nm、约4nm、约5nm、约6nm、约7nm、约8nm、约9nm、约10nm、约11nm、约12nm、约13nm、约14nm、约15nm、约16nm、约17nm、约18nm、约19nm、约20nm、约21nm、约22nm、约23nm、约24nm、约25nm、约26nm、约27nm、约28nm、约29nm、约30nm、约31nm、约32nm、约33nm、约34nm、约35nm、约36nm、约37nm、约38nm、约40nm、约42nm、约44nm、约46nm、约48nm、或约50nm，包括其间的任意数值或范围。在一种实施方式中，纳米纤丝具有3-7nm的直径。在一种实施方式中，纳米纤丝具有4-6nm的直径。

在一些实施方式中，本公开的纤维的长度在1-200μm、10-100μm、100至500μm或200-500μm之间。

在本文描述的任一实施方式的一些实施方式中，本公开纤维(如，颗粒)的特征在于多孔结构。在一些实施方式中，多孔结构的特征在于至少30％(例如，30至99％)的孔隙率。在一些实施方式中，多孔结构的特征在于至少50％(例如，50至99％)的孔隙率。在一些实施方式中，多孔结构的特征在于至少60％(例如，60至99％)的孔隙率。在一些实施方式中，多孔结构的特征在于至少70％(例如，70至99％)的孔隙率。在一些实施方式中，多孔结构的特征在于至少80％(例如，80至99％)的孔隙率。在一些实施方式中，多孔结构的特征在于至少90％(例如，90至99％)的孔隙率。在一些实施方式中，多孔结构的特征在于约90％的孔隙率。

本文中，术语“孔隙率”指由空隙组成的物质(例如，“海绵样”材料)的体积百分比。在另一实施方式中，孔隙率根据表面区域中的空隙或空腔除以整个表面积(多孔的和非多孔的)来测量。

在一些实施方式中，本公开纤维的多孔结构允许纤维表面上有效吸水。即，并且不束缚于任意具体理论，这种惊人的发现可基于明显区别于自然界中发现的天然蜘蛛丝的本公开纤维结构和其孔隙率来解释。

在本文描述的任一实施方式的一些实施方式中，本公开的纤维的特征在于平均直径是纳米尺寸的。

在一些实施方式中，本公开的纤维的特征在于平均直径在1至50nm的范围内。在一些这种实施方式中，平均直径在3至50nm的范围内。在一些这种实施方式中，平均直径在5至50nm的范围内。在一些这种实施方式中，平均直径在1至40nm的范围内。在一些这种实施方式中，平均直径在1至30nm的范围内。在一些这种实施方式中，平均直径在5至40nm的范围内。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维包括多个孔。在一些实施方式中，多孔的基于MaSp的纤维包括多根纤丝(如，纳米纤丝)，如下文所举例说明(图4A和4B)。在一些实施方式中，基于MaSp的纤维是颗粒的形式，如下文所述。在一些实施方式中，基于MaSp的纤维如下所述。在一些实施方式中，组合物包括多根基于MaSp的纤维。在一些实施方式中，多根基于MaSp的纤维包括具有不同化学组成和/或不同分子量(MW)的纤维。

如下文实施例部分进一步示例，在一些实施方式中，多个本公开的纤维可以是自组装结构或基质的形式。在一些实施方式中，可使这种基质适于生物材料应用。

在一些实施方式中，此基质适于细胞生长，并适于保持或促进细胞活性，如下文进一步证明。

在一些实施方式中，术语"自组装的"指在一个结构域上的缔合基团充分接近并且定向以允许与另一结构域构建性缔合时发生的、基于纤维(一个或多个)的至少两个结构域之间的一系列缔合化学反应的自组装过程(例如，自发的自组装过程)得到的结构。换句话说，缔合性相互作用意为导致一个或多个纤维的结构域彼此附接的相遇。在一些实施方式中，附接的结构域不相互平行。还考虑如下布置：其中自组装结构有多于两个结构域，各结构域接入不同的平面。

值得注意的是，在一些实施方式中，自组装纤维(如，约80％空隙)的密度范围为0.1g/cm³至0.4g/cm³或0.2g/cm³至0.3g/cm³。在示例性实施方式中，自组装纤维的密度为约0.26g/cm³。

从理论和实践两方面看，纳米尺度空间分辨率和高时间分辨率下的表面润湿性研究是一个新兴的领域。所公开的纤维显示出高度的表面润湿性，与其体积和重量相比，具有显著的液体吸收能力。

在一些实施方式中，聚合物是疏水的。在一些实施方式中，聚合物是UV固化的。

在一些实施方式中，本公开的复合物是生物稳定的。在一些实施方式中，本公开的复合物是可生物裂解的。在一些实施方式中，本公开的复合物是可生物降解的。

在一些实施方式中，术语"生物稳定的"描述了在生理条件下保持完整的化合物或聚合物(例如，不在体内降解，因此是非可生物降解的或非可生物裂解的)。

在一些实施方式中，术语"可生物降解的"描述了可在生理和/或环境条件(一种或多种)下分解成分解产物的物质。这种生理和/或环境条件包括例如水解(通过水解裂解的分解)、酶催化(酶降解)、和机械相互作用。此术语一般指在这些条件下分解，使得50重量％的物质在短于一年的时期内分解的物质。

在一些实施方式中，术语"可生物降解的"，如本发明实施方式的环境中所用，还包括术语"可生物再吸收的"，其描述了在生理条件下分解成在宿主-生物体中进行生物再吸收(即，成为宿主-生物体的生物化学系统的代谢物)的分解产物的物质。

抗微生物组合物

本发明部分基于以下发现：本发明的基于MaSp的纤维和/或衍生化的基于MaSp的纤维可以用于通过各种手段提供增加的抗微生物效果，包括但不限于在具有特征在于大表面积的纳米多孔结构的基于MaSp的纤维上并入微生物相互作用蛋白和/或并入至少一种抗微生物剂。

本发明进一步部分基于提供具有增加的润湿性的基于MaSp的纤维，从而允许在纤维上并入包含微生物的液滴的增加。此外，本发明部分基于提供与其结合(如，通过吸附或通过共价键)了抗微生物剂或金属的基于MaSp的纤维。

根据一些实施方式，本发明提供了包括包含至少一种抗微生物剂的本发明的基于MaSp的纤维和/或衍生化的基于MaSp的纤维的组合物。根据一些实施方式，抗微生物剂和基于MaSp的纤维通过氢键、范德华键或两者结合。根据一些实施方式，抗微生物剂和基于MaSp的纤维通过氢键、π-π静电键或两者结合。根据一些实施方式，抗微生物剂和基于MaSp的纤维通过共价键结合。

在一些实施方式中，抗微生物剂选自以下：活性氧种类的来源(ROS)、羧酸、季胺、消毒剂、过渡金属、亲电反应基团、氧化剂、抗微生物聚合物或其任意组合。

在一些实施方式中，ROS包括基于氧的活性种类。在一些实施方式中，ROS包括过氧化物、单重态氧、过氧化物、超氧化物、羟基自由基和α-氧或其组合。ROS负责微生物(如细菌和/或病毒)的细胞包膜的氧化。

在一些实施方式中，ROS的来源包括光敏剂。在一些实施方式中，光敏剂能够在通过光源激活后原位生成ROS。在一些实施方式中，光敏剂包括玫瑰红、孔雀绿、菁染料、亚甲基蓝、卟啉基染料。其他光敏剂在本领域是众所周知的，并且广泛用于癌症的光动力治疗(PDT)。

在一些实施方式中，ROS的来源包括二氧化钛(TiO₂)。在一些实施方式中，二氧化钛为纳米或微米颗粒的形式。在一些实施方式中，二氧化钛的颗粒的直径介于10和30nm之间、30和100nm之间、100nm和200nm之间、200和500nm之间、500和800nm之间、800nm和1um之间、1和5um之间、5和10um之间、10和100um之间，包括其间的任意范围。

TiO₂颗粒在吸收UV-A区域的光后分别在半导体材料的导带和价带产生电子(e^–)和带正点的空穴(h⁺)。在氧分子存在的情况下，继而产生ROS(O₂ ^.-、HO₂、H₂O₂以及主要地HO)。

在一些实施方式中，ROS来源包括过氧化物来源。在一些实施方式中，过氧化物来源选自：过氧化氢、尿素过氧化氢、金属过氧化物(诸如过氧化钠、过氧化钙)和/或其衍生物、过碳酸盐(诸如过碳酸钠、过碳酸钙)和/或其衍生物、高碘酸盐(诸如高碘酸钠)和/或者其衍生物、过硫酸盐(诸如过硫酸钠、过硫酸铵)和/或其衍生物、过硼酸盐(诸如过硼酸钠)和/或者其衍生物、氧化银(II)、过苯甲酸和/或其衍生物(诸如氯代过苯甲酸或其盐)、高氯酸或其盐、二氧化氯、过氧化苯甲酰、过氧化酮、过氧二碳酸酯、过氧酯、二烷基过氧化物、过氧乙酸(PAA)、氢过氧化物、过氧缩酮或其任意组合。

在一些实施方式中，羧酸包括短链羧酸。在一些实施方式中，羧酸包括丙酸、乙酸、丁酸、α-羟基羧酸(如，乳酸)、柠檬酸、氨基酸或其任意组合中的任一种。在一些实施方式中，氧化剂包括银盐和过氧化氢。在一些实施方式中，氧化剂为过氧羧酸。在一些实施方式中，氧化剂包括过氧化氢。在一些实施方式中，氧化剂包括次氯酸盐、亚氯酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、六价铬化合物(诸如如铬酸和二铬酸以及三氧化铬、氯铬酸吡啶(PCC)、重铬酸盐)、高锰酸盐化合物(如高锰酸钾)、过硼酸钠、氧化亚氮(N₂O)、二氧化氮、四氧化二氮(NO₂/N₂O₄)、硝酸钾(KNO₃)、铋酸钠、铈(IV)化合物(诸如硝酸铈铵和硫酸铈)或其任意组合。

在一些实施方式中，亲电反应基团包括醛、酮、肟、酰卤、活性酯(如，N-羟基琥珀酰亚胺)、氯甲酸酯、酸酐、苯甲醛(CHO)、环氧化物、异氰酸酯(诸如六亚甲基二异氰酸酯的氨基甲酸酯衍生物)、硫醇(诸如硫代丙酸的酯衍生物)、苯甲醛(诸如4-甲酰基苯甲酸的酯衍生物)、异硫氰酸酯、马来酰亚胺、碳酸酯、磺酰氯、卤代乙酰胺、酰基叠氮化物、亚胺酯、碳二亚胺、乙烯砜、硫醇(SH)、C1-C10硫代烷基、邻吡啶二硫化物或其任意组合中的任意一种。

在一些实施方式中，抗微生物聚合物包括阳离子聚合物(壳聚糖、聚赖氨酸和聚乙烯亚胺)、N-卤胺聚合物、N-卤酰胺聚合物或其任意组合。在一些实施方式中，抗微生物剂是抗微生物肽(诸如KLAKLAK、KALA等)。

在一些实施方式中，抗微生物剂包括水杨酸、洗必泰、苯扎氯铵、乙醇、戊二醛、甲醛、过氧化氢、次氯酸钠。

在一些实施方式中，抗微生物剂被吸附至基于MaSp的纤维。在一些实施方式中，抗微生物剂与基于MaSp的纤维接触，从而形成层。在一些实施方式中，层是外层。在一些实施方式中，层是均一层的形式。在一些实施方式中，基于MaSp的纤维被抗微生物基包被。在一些实施方式中，基于MaSp的纤维被抗微生物剂改性，其中抗微生物剂如本文所述。在一些实施方式中，纤维包括基于MaSp的纤维和额外的聚合物，其中额外的聚合物如本所述。

在一些实施方式中，组合物包括0.01％至50％、0.01％至1％、1％至5％、5％至10％、10％至15％、15％至20％、和20％至50％(w/w)的基于MaSp的纤维，包括之间的任意范围；和额外的聚合物。

在本发明的另一方面，提供了抗微生物组合物。在一些实施方式中，抗微生物组合物配置为捕获(固定)病原体。在一些实施方式中，抗微生物组合物配置成预防侵袭(如，细菌或病毒感染)。在一些实施方式中，抗微生物组合物配置为预防病原体内化到细胞(如，人类细胞)中。在一些实施方式中，抗微生物组合物特征在于相对于本文所述的一种或多种抗微生物剂(如，羧酸)的控释性质。

在一些实施方式中，包含本发明的基于MaSp的纤维和/或衍生化的基于MaSp的纤维；和吸附至其的抗微生物剂(诸如乙醇酸和/或乳酸)的抗微生物组合物特征在于抗微生物剂(乙醇酸和/或乳酸)的缓释曲线。本发明人已经证明了这种缓释曲线。

在一些实施方式中，本发明的组合物用于为奶油、泡沫、珠、凝胶、喷雾、薄膜、无纺布网格、纺织品和基材中的任意一种提供抗微生物效果。在一些实施方式中，本发明的组合物为涂层形式。

在一些实施方式中，本发明的组合物包含衍生化的基于MaSp的纤维，其中官能部分是或包括羧酸。在一些实施方式中，羧酸具有极性或带电荷的侧链，诸如半胱酸，从而增强纤维的表面的润湿性，从而形成超亲水表面。在一些实施方式中，本发明的基于MaSp的纤维和/或衍生化的基于MaSp的纤维的表面至少部分用半胱酸改性。

在一些实施方式中，纤维表面被与其共价结合的半胱酸改性，并进一步与抗微生物银颗粒结合。在一些实施方式中，银颗粒的直径为1和100nm之间、10和10nm之间、20和50nm之间、50和100nm之间，包括之间的任意范围。据推测，超亲水表面(如，水接触角小于90°)与抗微生物银颗粒的组合足以诱导捕获的微生物(如，病毒或细菌)失活。

在一些实施方式中，本发明的组合物包含本发明的衍生化的基于MaSp的纤维，其中官能部分是或包括亲电反应基团(诸如醛、酮、肟、酰卤、活性酯(如，N-羟基琥珀酰亚胺)、氯甲酸盐、酸酐、苯甲醛)。在一些实施方式中，亲电反应基团诱导捕获或接触本发明纤维的病原体(如，病毒和/或细菌)的交联。在一些实施方式中，亲电反应基团诱导与病原体的共价键形成。

在一些实施方式中，本发明的组合物包含本发明的衍生化的基于MaSp的纤维，其中官能部分是或包括能够聚合的单体(如，内酯)，和任选地聚合催化剂(如，基于Sn的催化剂)。在一些实施方式中，本发明的组合物在与病原体接触后诱导单体的聚合。这种聚合可包括与病原体接触的聚合物链(如，诸如PLA的聚酯)的形成，以便捕获本发明的纤维组合物上或内的病原体。在一些实施方式中，原位聚合链捕获和/或灭火病原体。

在一些实施方式中，本发明的组合物包含与抗微生物聚合物(诸如聚戊二醛)结合的本发明的衍生化的基于MaSp的纤维。在一些实施方式中，本发明的组合物包含与抗微生物金属(诸如，铜、银、锌、镍、钴、金或其组合)接触或结合或与抗微生物金属盐结合的衍生化的基于MaSp的纤维。

在一些实施方式中，组合物包含0.01％至80％(w/w)、0.05％至80％(w/w)、0.09％至80％(w/w)、0.1％至80％(w/w)、0.5％至80％(w/w)、0.9％至80％(w/w)、1％至80％(w/w)、5％至80％(w/w)、10％至80％(w/w)、15％至80％(w/w)、20％至80％(w/w)、30％至80％(w/w)、50％至80％(w/w)、0.01％至50％(w/w)、0.05％至50％(w/w)、0.09％至50％(w/w)、0.1％至50％(w/w)、0.5％至50％(w/w)、0.9％至50％(w/w)、1％至50％(w/w)、5％至50％(w/w)、10％至50％(w/w)、15％至50％(w/w)、20％至50％(w/w)、或30％至50％(w/w)的抗微生物剂，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，组合物包含0.001％至95％(w/w)、0.005％至95％(w/w)、0.009％至95％(w/w)、0.01％至95％(w/w)、0.05％至95％(w/w)、0.09％至95％(w/w)、0.1％至95％(w/w)、0.5％至95％(w/w)、0.9％至95％(w/w)、1％至95％(w/w)、5％至95％(w/w)、10％至95％(w/w)、15％至95％(w/w)、20％至95％(w/w)、30％至95％(w/w)、50％至95％(w/w)、0.01％至80％(w/w)、0.05％至80％(w/w)、0.09％至80％(w/w)、0.1％至80％(w/w)、0.5％至80％(w/w)、0.9％至80％(w/w)、1％至80％(w/w)、5％至80％(w/w)、10％至80％(w/w)、15％至80％(w/w)、20％至80％(w/w)、30％至80％(w/w)、50％至80％(w/w)、0.001％至50％(w/w)、0.005％至50％(w/w)、0.009％至50％(w/w)、0.01％至95％(w/w)、0.01％至50％(w/w)、0.05％至50％(w/w)、0.09％至50％(w/w)、0.1％至50％(w/w)、0.5％至50％(w/w)、0.9％至50％(w/w)、1％至50％(w/w)、5％至50％(w/w)、10％至50％(w/w)、15％至50％(w/w)、20％至50％(w/w)、或30％至50％(w/w)的基于MaSp的纤维，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维和抗微生物剂的比为0.01:1至1:1、0.02:1至1:1、0.05:1至1:1、0.09:1至1:1、0.1:1至1:1、0.5:1至1:1、或0.9:1至1:1，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维和抗微生物剂的比为100:1至1:100、95:1至1:100、80:1至1:100、60:1至1:100、50:1至1:100、30:1至1:100、20:1至1:100、10:1至1:100、9:1至1:100、5:1至1:100、2:1至1:100、100:1至1:80、95:1至1:80、80:1至1:80、60:1至1:80、50:1至1:80、30:1至1:80、20:1至1:80、10:1至1:80、9:1至1:80、5:1至1:80、2:1至1:80、100:1至1:50、95:1至1:50、80:1至1:50、60:1至1:50、50:1至1:50、30:1至1:50、20:1至1:50、10:1至1:50、9:1至1:50、5:1至1:50、2:1至1:50、100:1至1:10、95:1至1:10、80:1至1:10、60:1至1:10、50:1至1:10、30:1至1:10、20:1至1:10、10:1至1:10、9:1至1:10、5:1至1:10、或2:1至1:10，包括其间的任意范围。

在本发明的另一方面，提供了包含与金属接触或结合(如，非共价结合)的基于MaSp的纤维的组合物或制品。在一些实施方式中，组合物包含金属层状纤维，其中纤维包含基于MaSp的纤维和任选的额外的聚合物，如本文所述。在一些实施方式中，纤维与聚合物层接触或涂覆有聚合物层，并且其中聚合物层与金属接触或涂覆有金属，其中金属如本文所述。在一些实施方式中，纤维至少部分涂覆有聚合物层。

在一些实施方式中，组合物或制品包含富含基于MaSp的纤维的额外的聚合物。在一些实施方式中，富含介于1和50％之间、5-10％之间、10和15％之间、15和20％，包括其间的任意范围。在一些实施方式中，富含基于MaSp的纤维的额外的聚合物为纤维或线的形式。在一些实施方式中，富含基于MaSp的纤维的额外的聚合物为层的形式。在一些实施方式中，富含基于MaSp的纤维的额外的聚合物为纤维垫的形式。

在一些实施方式中，组合物或制品为多层组合物，其包含涂覆有聚合物层的纤维，并且其中聚合物层与包含金属的外层结合。在一些实施方式中，聚合物层是均一的。在一些实施方式中，聚合物层是涂层的形式。在一些实施方式中，聚合物层部分涂覆纤维。

在一些实施方式中，聚合物(本文中也称为涂层聚合物)与基于MaSp的纤维的纤丝或孔结合或被捕获在其内。在一些实施方式中，涂层聚合物与基于MaSp的纤维静电结合。在一些实施方式中，涂层聚合物粘附至基于MaSp的纤维和/或粘附至纤维。在一些实施方式中，涂层聚合物粘附至包含纤维的额外的聚合物。

在一些实施方式中，额外的聚合物选自：热塑性聚合物、热固性材料、环氧化物、聚酯、聚酰胺、聚醇、聚氨酯、聚乙烯、尼龙、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚醛、聚羧酸、聚胺、聚亚胺、聚乳酸(PLA)或其共聚物、硅、液晶聚合物、马来酸酐接枝聚丙烯、聚己内酯(PCL)、橡胶、纤维素或其任意组合。

在一些实施方式中，提供了包含本文之前描述的组合物的制品。在一些实施方式中，制品是抗微生物制品。在一些实施方式中，制品是传导装置。在一些实施方式中，制品是传导基材。在一些实施方式中，制品是涂覆玻璃基材的形式。

在一些实施方式中，制品是一种化妆制品，其包含本发明的衍生化的基于MaSp的纤维(如，胺化或PEI改性的)，具有正ζ电位。在一些实施方式中，制品是一种化妆制品，其包含本发明的复合物(如，由本发明的衍生化的基于MaSp的纤维络合的金属氧化物颗粒)。在一些实施方式中，制品是电子装置。在一些实施方式中，制品是抗细菌涂层。在一些实施方式中，制品是编织或非编织垫。在一些实施方式中，制品是富含本发明的金属掺杂纤维的纤维或线。

在一些实施方式中，提供了包含本发明的组合物或复合物的试剂盒。在一些实施方式中，试剂盒进一步包含额外的材料，如，聚合物，玻璃、陶瓷、颗粒(如，碳颗粒)或金属基材。

聚合物层的厚度介于1nm和1um之间、1和50nm之间、1和10nm之间、10和50nm之间、50和100nm之间、100和300nm之间、300和500nm之间、500和1000nm包括之间的任意范围。在一些实施方式中，聚合物层包括涂层聚合物。

在一些实施方式中，聚合物层包含一种或多种聚合物。在一些实施方式中，涂层聚合物与基于MaSp的纤维相容(如，具有与基于MaSp的纤维足够的粘合强度)。在一些实施方式中，涂层聚合物与纤维内的额外的聚合物相容。在一些实施方式中，涂层聚合物与金属相容。在一些实施方式中，涂层聚合物与本发明的金属和纤维相容。

在一些实施方式中，涂层聚合物包括极性原子或极性基团。在一些实施方式中，极性原子或极性基团能够提供与金属(如Pd)足够的亲和力(即粘附强度)。在一些实施方式中，涂层聚合物包含电负性小于碳的电负性的原子。在一些实施方式中，涂层聚合物包含N、O、S或其组合中的任一种。在一些实施方式中，涂层聚合物包含氨基、羟基、羰基、羧基、酯、醚、酰胺或其组合中的任一种。

在一些实施方式中，涂层聚合物包括聚乙烯亚胺(PEI)、聚赖氨酸、聚精氨酸、聚酯(如，PLA、PCL)、聚酰胺(尼龙)、聚乙烯醇、聚醚(PEG)或其组合中的任一种。在一些实施方式中，涂层聚合物包括PEI。在一些实施方式中，涂层聚合物与额外的聚合物层结合。

在一些实施方式中，聚合物层与金属接触或结合。在一些实施方式中，金属均匀分布在聚合物层的外表面上。在一些实施方式中，金属在聚合物层的顶部上形成层。在一些实施方式中，金属层为1至10个原子厚，包括之间的任意范围。在一些实施方式中，金属是胶体形式。在一些实施方式中，金属是范围在1和500nm之间的颗粒的形式。

在一些实施方式中，聚合物层与包含第一金属的第一金属层接触或结合。在一些实施方式中，聚合物层与第一金属层并与第二金属层接触或结合，其中第二金属层包括第二金属。在一些实施方式中，第一金属和第二金属相同。在一些实施方式中，第一金属和第二金属不同。

在一些实施方式中，与聚合物层接触或结合的金属层(如，第一金属层)形成第二金属的多个聚集位点。在一些实施方式中，第一金属具有对聚合物层的涂层聚合物的高亲和力。在一些实施方式中，第一金属有助于第二金属的沉积(如，通过化学镀)。在一些实施方式中，第一金属能够还原第二金属的盐，从而形成在第一金属的顶部上的或与之接触的第二金属层。在一些实施方式中，第一金属与涂层聚合物结合。

在一些实施方式中，第二金属与第一金属结合或聚集在第一金属上。在一些实施方式中，第二金属形成在第一金属层的顶部上的层。在一些实施方式中，第二金属具有对第一金属的亲和力。在一些实施方式中，第二金属和第一金属为层状结构的形式，其中每个金属层是分开的。在一些实施方式中，第二金属和第一金属在金属层内混合在一起。在一些实施方式中，第二金属和第一金属混合在一起，从而在聚合物层的顶部上形成一个金属层。在一些实施方式中，纤维被第一金属和第二金属中任一种或第一金属和第二金属的组合至少部分地涂覆。

在一些实施方式中，金属层包括作为第一金属的化学可还原金属，其中化学可还原是指通过化学还原过程还原第一金属盐。在一些实施方式中，金属层包括作为第二金属的抗微生物金属。

在一些实施方式中，金属层不含第二金属。在一些实施方式中，金属层包含至少90％、至少95％、至少99％的第一金属，其中第一金属是抗微生物金属。在一些实施方式中，第一金属和任选地第二金属是过渡金属。过渡金属在本领域是众所周知的，并指包含d电子的金属。

在一些实施方式中，抗微生物金属包括铜、银、锌或其组合。在一些实施方式中，第一金属或其盐具有适合于化学还原的还原电势。在一些实施方式中，第一金属和第二金属与化学沉积法相容。

在一些实施方式中，本发明的组合物包含(i)包含基于MaSp的纤维和任选地额外的聚合物(如，尼龙或PCL)；其中纤维被(ii)包含涂层聚合物(如，PEI)的聚合物层涂覆；和其中聚合物层与(iii)包含第一金属(如，Pd、Cu、Ag、Zn，和任选地其盐)和进一步包含第二金属(诸如抗细菌金属(如，Cu或Ag))的金属层接触或粘附至其。

在一些实施方式中，本发明的多层纤维组合物如图1所举例说明。

在一些实施方式中，基于MaSp的纤维或包含基于MaSp的纤维和额外的聚合物(如，尼龙)的组合物有助于金属与之结合。在一些实施方式中，基于MaSp的纤维或包含基于MaSp的纤维和额外的聚合物(如，尼龙)的组合物特征在于与不含基于MaSp的纤维的聚合物相比增强的金属结合亲和力，如图2所举例说明。在一些实施方式中，本发明的纤维或金属涂覆的纤维特征在于抗微生物作用。在一些实施方式中，本发明的纤维或金属涂覆的纤维特征在于与其他涂覆的或非涂覆的聚合物相比增强的抗微生物作用。在一些实施方式中，抗微生物作用通过图4所举例说明。

在一些实施方式中，本发明的组合物为基材的顶部上的涂层的形式。在一些实施方式中，本发明的组合物与基材形成混合物。在一些实施方式中，本发明的组合物为抗微生物添加剂的形式(如，混合物或涂层)。在一些实施方式中，组合物(如，纤维)的特征在于润湿性。在一些实施方式中，润湿性适合于允许液滴(如，包含病毒颗粒)接触足够长的时间，以灭活液滴内的微生物。在一些实施方式中，润湿性特征在于100°以下、90°以下、80°以下、70°以下、60°以下的接触角，包括之间的任意值。

在一些实施方式中，润湿性是通过将超疏水颗粒或极性分子(如，半胱酸)并入到基于MaSp的纤维的顶部上或组合物内实现的。在一些实施方式中，超疏水颗粒包括半胱酸。

在一些实施方式中，基材与抗微生物组合物之间的比为1000:1至1:100、1000:1至1:50、1000:1至1:10、1000:1至1:1、900:1至1:100、900:1至1:10、900:1至1:1、500:1至1:100、500:1至1:10、500:1至1:1、100:1至1:100、95:1至1:100、80:1至1:100、60:1至1:100、50:1至1:100、30:1至1:100、20:1至1:100、10:1至1:100、9:1至1:100、5:1至1:100、2:1至1:100、100:1至1:80、95:1至1:80、80:1至1:80、60:1至1:80、50:1至1:80、30:1至1:80、20:1至1:80、10:1至1:80、9:1至1:80、5:1至1:80、2:1至1:80、100:1至1:50、95:1至1:50、80:1至1:50、60:1至1:50、50:1至1:50、30:1至1:50、20:1至1:50、10:1至1:50、9:1至1:50、5:1至1:50、2:1至1:50、100:1至1:10、95:1至1:10、80:1至1:10、60:1至1:10、50:1至1:10、30:1至1:10、20:1至1:10、10:1至1:10、9:1至1:10、5:1至1:10、或2:1至1:10，包括其间的任意范围。

在一些实施方式中，基材包括纺织基材、织物、聚合物基材、玻璃基材和金属基材中的任一种。

在本发明的另一方面，提供了包含与抗微生物剂共价结合的本发明的纤维的组合物，其中抗微生物剂如本文所述。

在一些实施方式中，纤维或基于MaSp的纤维通过接头与抗微生物剂共价结合。在一些实施方式中，接头与基于MaSp的纤维的酪氨酸结合。在一些实施方式中，接头通过重氮基与酪氨酸结合。在一些实施方式中，酪氨酸的苯酚环经历重氮化，从而形成与接头的共价键，由此形成与基于MaSp的纤维共价结合的抗微生物剂。

在一些实施方式中，与抗微生物剂结合的基于MaSp的纤维如下所示：

其中R包含本文所述的抗微生物剂，并且

表示基于MaSp的纤维。在一些实施方式中，R包括聚合物，诸如抗微生物聚合物(如，PGA)，或本文所述的抗微生物肽。

在一些实施方式中接头是2-(4-氨基苯基)乙胺。在一些实施方式中，通过重氮化2-(4-氨基苯基)乙胺，基于MaSp的纤维与抗微生物剂结合。在一些实施方式中，包含抗微生物剂的R由以下提供的任意结构表示：

其中：X表示杂原子；n是介于0和10之间的整数；染料包括光敏剂；和R包括任选取代的烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基，或其组合。

一般情况

如本文所用，术语“约”指代±10％。

术语"包括"、"包含(includes、including)"、“具有”和其词形变化意为"包括但不限于"。

术语“由……组成”意为“包括并且限于”。

术语"基本上由……组成"意为组合物、方法或结构可包括另外的成分、步骤和/或部分，但仅仅在该另外的成分、步骤和/或部分不实质上改变所述组合物、方法或结构的基础和新特征的情况下。

如本文所使用，术语“稳定包封的”是指组合物基本上阻止活性成分从其释放的能力。如本文所使用，术语“基本上阻止”是指由第一胶带条和第二胶带条去除的活性成分的总量，如皮肤胶带测试所测量(如实施例部分所述)。

在一些实施方式中，基本上包括至少50％、至少60％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、至少97％、至少99％，包括之间的任意范围。如本文所使用，术语“结合”是指共价键(例如，配位键、单键、双键、三键等)、非共价键、物理相互作用或其组合。非共价键在本领域是众所周知的，尤其包括氢键、p-p堆叠、范德华相互作用等。

词语“示例性”在本文中用于表示“充当实例、案例或示例”。作为“示例性”描述的任意实施方式不一定被解释为相对于其它实施方式优选或有益和/或排除来自其它实施方式的特征的并入。

词语“任选地”在本文中用于表示“在一些实施方式中被提供并且在其它实施方式中不被提供”。本发明的任意具体实施方式可包括多个“任选的”特征，除非这种特征冲突。

如本文所用，单数形式"一个"、"一种"和"该"包括复数指代，除非上下文明确另有指示。例如，术语"一种化合物"或"至少一种化合物"可包括多种化合物，包括其混合物。

定义

如本文所用，术语“烷基”描述包括直链和支链基团的脂肪族烃。优选地，烷基具有1和10个之间的碳原子，并且更优选1-6个碳原子(或C₁-C₆烷基)。因此，短烷基含有20个或更少的主链碳。如本文所定义，烷基可以被取代或未被取代。

如本文所用，术语“烷基”还包括饱和或不饱和烃，因此该术语进一步包括烯基和炔基。如本文所用，包括任意C₁-C₆烷烃相关化合物的术语“C₁-C₆烷基”是指包含1和6之间、1和2之间、2和3之间、3和4之间、4和5之间、5和6之间个碳原子的任意直链或支链烷基链，包括其间的任意范围。在一些实施方式中，C₁-C₆烷基包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、异戊基、己基和叔丁基或其任意组合的任一种。在一些实施方式中，本文所述的C₁-C₆烷基还包含不饱和键，其中不饱和键位于C₁-C₆烷基的第1、第2、第3、第4、第5或第6位置。

如本文所用，包括任意C₁-C₆烷基相关化合物的术语“C₁-C₁₀烷基”是指包含1和6之间、1和2之间、2和3之间、3和4之间、4和5之间、5和6之间、6和8之间、8和10之间个碳原子的任意直链或支链烷基链，包括其间的任意范围。在一些实施方式中，C₁-C₁₀烷基包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、异戊基、己基、壬基、癸基和叔丁基或其任意组合的任一种。在一些实施方式中，本文所述的C₁-C₁₀烷基还包含不饱和键，其中不饱和键位于C₁-C₁₀烷基的第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9或第10位置。

术语“烯基”描述了如本文所定义的具有至少两个碳原子和至少一个碳-碳双键的不饱和烷基。如上文所述，烯基可由一个或多个取代基取代或未被取代。

如本文所定义，术语“炔基”是具有至少两个碳原子和至少一个碳碳三键的不饱和烷基。如上文所述，炔基可以由一个或多个取代基取代或未被取代。

术语“环烷基”描述了全碳单环或稠合环(即共享一对相邻碳原子的环)基团，其中一个或多个环没有完全共轭的π电子系统。如本文所示，环烷基可以被取代或未被取代。在一些实施方式中，术语“环烷基”是指C3-C10环状环。在一些实施方式中，术语“环烷基”是指包含1、2、3或4个杂原子(如，N、NH、O或S)的C3-C10环状环。(C₃-C₁₀)环是指任选地取代的C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9或C10环。在一些实施方式中，(C₃-C₁₀)环包含任选地取代的环丙烷、环丁烯、环戊烷、环己烷或环庚烷。

术语“芳基”描述了具有完全共轭π电子系统的全碳单环或稠合多环(即共享相邻碳原子对的环)基团。术语“芳基”描述芳香(C₆-C₁₂)环。如本文所示，芳基可以被取代或未被取代。如本文所使用，术语“(C₆-C₁₂)环”是指任选取代的C6、C7、C8、C9、C10、C11或C12芳香环。在一些实施方式中，(C₆-C₁₂)芳香环是指双环芳基或双环杂芳基(例如，稠合环、螺环环和双芳基环)。

如本文所用，术语“双环杂芳基”指(C₆-C₁₂)双环杂芳基环，其中双环(C₆-C₁₀)环如本文所述。

如本文所用，术语“双环芳基”指的是(C₆-C₁₂)双环芳环，其中双环(C₆-C₁₂)环如本文所述。

术语“烷氧基”描述了本文定义的O-烷基和-O-环烷基。

术语“芳氧基”描述如本文所定义的-O-芳基。

本文通式中的烷基、环烷基和芳基中每个都可以被一个或多个取代基取代，其中每个取代基可以独立地是例如卤基、烷基、烷氧基、环烷烃、硝基、氨基、羟基、硫醇、硫代烷氧基、羧基、酰胺、芳基和芳氧基，这取决于取代基及其在分子中的位置。还考虑了额外的取代基。

术语“卤基”、“卤素”或“卤代基”描述氟、氯、溴或碘。

术语“卤代烷基”描述本文定义的烷基，其进一步被一个或多个卤基取代。

术语“卤代烷氧基”描述本文定义的烷氧基，其进一步被一个或多个卤基取代。

术语“羟基”或“氢氧基”描述-OH基团。

术语“巯基”或“硫醇”描述-SH基团。

术语“硫代烷氧基”描述如本文所定义的-S-烷基和-S-环烷基。

术语“硫代芳氧基”描述如本文所定义的-S-芳基和-S-杂芳基。

术语“氨基”描述了-NR’R”基团，其中R’和R”如本文所述。

术语“杂环基”描述在环中具有一个或多个原子(如，氮、氧和硫)的单环或稠合环基团。环也可以具有一个或多个双键。然而，环并不具有完全共轭的π电子系统。代表性实例为哌啶、哌嗪、四氢呋喃、四氢吡喃、吗啉代等。

术语“羧基”或“羧酸盐”描述了-C(O)OR'基团，其中R'是本文定义的氢、烷基、环烷基、烯基、芳基、杂芳基(通过环碳键合)或杂环基(通过环碳键结)。

术语“羰基”描述了-C(O)R'基团，其中R'如上文所定义。

上述术语还包括其硫代衍生物(硫代羧基和硫代羰基)。

术语“硫代羰基”描述了-C(S)R'基团，其中R'如上文所定义。

“硫代羧基”基团描述了一个-C(S)OR'基团，其中R'如本文所定义。

“亚砜基”描述-S(O)R'基，其中R'如本文所定义。

“磺酰基”或“磺酸酯”基团描述-S(O)₂R'基团，其中R'如本文所定义。

“氨基甲酰基”或“氨基甲酸酯”基团描述-OC(O)NR'R”基团，其中R'如本文所定义，并且R”如R'所定义。

“硝基”基团是指-NO₂基团。

本文中使用的术语“酰胺”包括C-酰胺和N-酰胺。

术语“C-酰胺”描述了-C(O)NR'R"端基团或-C(O)NR'连接基团，这些短语如上文所定义，其中R'和R"如本文所定义。

术语“N-酰胺”描述了-NR"C(O)R'端基团或-NR'C(O)-连接基团，这些短语如上文所定义，其中R'和R"如本文所定义。

如本文所使用，术语“羧酸衍生物”包括羧基、酰胺、羰基、酸酐、碳酸酯和氨基甲酸酯。

“氰基”或“腈”是指-CN基团。

术语“偶氮”或“重氮”描述了-N＝NR'端基团或-N＝N-连接基团，这些短语如上文所定义，其中R'如本文所定义。

术语“胍”描述了-R'NC(N)NR"R"'端基团或-R'NC(N)NR"连接基团，这些短语如上文所定义，其中R'、R"和R'"如本文所定义。

如本文所用，术语“叠氮化物”指-N3基团。

术语“磺酰胺”是指-S(O)₂NR'R”基团，其中R'和R”如本文所定义。

术语“膦酰基”或“膦酸酯”描述-OP(O)-(OR')₂基团，其中R'如上文所定义。

术语“膦基”描述了-PR'R”基团，其中R'和R”如上文所定义。

术语“烷基芳基”描述了被本文所描述的芳基取代的如本文定义的烷基。示例性烷基芳基为苄基。

术语“杂芳基”描述了在环中具有一个或多个原子(如，氮、氧和硫)并且另外具有完全共轭的π电子系统的单环(如，C5-C6杂芳基环)或稠合环(即，共享一对相邻原子的环)基团。在一些实施方式中，术语“杂芳基”和“C5-C6杂芳基”本文中可互换地使用。杂芳基的实例(但不限于)包括吡咯、呋喃、噻吩、咪唑、噁唑、噻唑、吡唑、吡啶、嘧啶、喹啉、异喹啉和嘌呤。杂芳基可被一个或多个取代基取代或未取代，如上文所述。代表性实例为噻二唑、吡啶、吡咯、噁唑、吲哚、嘌呤等。

如本文所用，本文可互换提及的术语“卤代基”和“卤基”描述卤素的原子，即氟、氯、溴或碘，本文也称为氟基、氯基、溴基和碘基。

术语“卤代烷基”描述上文定义的烷基，其进一步被一个或多个卤基取代。

术语“取代的”或术语“取代基”指1、2、3、4或5个取代基，其中每个取代基独立地选自(C₀-C₆)烷基-芳基、(C₀-C₆)烷基-杂芳基、(C₀-C₆)烷基-(C₃-C₈)环烷基、任选取代的C₃-C₈杂环基、卤素、-NO₂、-CN、-OH、-CONH₂、-CONR₂、-CNNR₂、-CSNR₂、-CONH-OH、-CONH-NH₂、-NHCOR、-NHCSR、-NHCNR、-NC(＝O)OR、-NC(＝O)NR、-NC(＝S)OR、-NC(＝S)NR、-SO₂R、-SOR、-SR、-SO₂OR、-SO₂N(R)₂、-NHNR₂、-NNR、C₁-C₆卤代烷基、任选取代的C₁-C₆烷基、-NH₂、-NH(C₁-C₆烷基)、-N(C₁-C₆烷基)₂、C₁-C₆烷氧基、C₁-C₆卤代烷氧基、羟基(C₁-C₆烷基)、羟基(C₁-C₆烷氧基)、烷氧基(C₁-C₆烷基)、烷氧基(C₁-C₆烷氧基)、C₁-C₆烷基-NR₂、C₁-C₆烷基-SR、-CONH(C₁-C₆烷基)、-CON(C₁-C₆烷基)₂、-CO₂H、-CO₂R、-OCOR、-OCOR、-OC(＝O)OR、-OC(＝O)NR、-OC(＝S)OR、-OC(＝S)NR，包括其任意组合。

贯穿本申请，本发明的各种实施方式可以范围形式展示。应理解，范围形式的描述仅为方便和简练起见，而不应被解释为对本发明范围的僵硬限制。因此，范围描述应被解释为已具体地公开了该范围内的所有可能的子范围以及个体数值。例如，范围如1至6的描述应被解释为已具体地公开了子范围如1至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3至6等，以及该范围内的个体数值，例如、1、2、3、4、5、和6。这无论范围宽度都适用。

无论何时本文指示了数值范围，其均意为包括所示范围内的任意引用数值(分数或整数)。短语“第一指示数值和第二指示数值之间的范围”和“从第一指示数值至第二指示数值的范围”在本文中可互换使用，并且意为包括第一和第二指示数值和其间的所有分数和整数数值。

如本文所用，术语"方法"指代完成给定任务的方式、手段、技术和程序，包括但不限于，化学、药理学、生物学、生物化学和医疗领域从业者已知的或根据已知的方式、手段、技术和程序容易开发的那些方式、手段、技术和程序。

如本文所用，术语“治疗”包括消除、显著抑制、减缓或逆转状况的进展，显著减轻状况的临床或美学症状或显著预防状况的临床或美学症状的表现。

将理解，为清楚起见在单独实施方式的背景中描述的本发明某些特征也可在一个实施方式中被组合提供。相反，为简练起见在单个实施方式的背景中描述的本发明各种特征也可被单独提供，或以任意适当的子组合提供，或在适当时在本发明的任意其它所述实施方式中提供。某些在各种实施方式的背景中描述的特征不被认为是那些实施方式的必要特征，除非该实施方式没有那些要素就不可工作。

上文描述的和所附权利要求书部分中要求保护的本发明的各种实施方式和方面得到下列实施例的实验性支持。

实施例

现在参考以下实施例，这些实施例与上述描述一起以非限制性方式说明了本发明的一些实施方式。

实施例1

衍生化的基于MaSp的纤维

如下进行了基于MaSp的纤维的胺化：

离心包含基于MaSp的纤维(本文中也称为“SVX”)和阴离子表面活性剂的水分散液，并在去离子(DI)水中重新分散。此外，基于MaSp的纤维已根据既定程序基本干燥，并重新分散在DI水中，以获得MaSp悬浮液。

制备了2-(4-氨基苯基)乙胺(APEA)的水溶液(1-20％w/w)，然后用HCl(1M)酸化。

将2-10摩尔过量的NaNO₂添加到2-(4-氨基苯基)乙胺溶液中，并在1和10℃之间的温度下保持10-60分钟，以获得重氮化溶液。然后将重氮化溶液逐滴添加到MaSp悬浮液中，同时冷却。反应完成后，搅拌所得混合物。

然后，丢弃上清液并用DI水大量地洗涤剩余的衍生化的基于MaSp的纤维，随后干燥胺化纤维。

通过计算反应混合物中未反应的APEA的量确定了改性效率(产率)。通过确定APEA的紫外吸收(通过紫外分光光度法)进行该计算。观察到高达60％酪氨酸重氮化。

如下进行了胺化的基于MaSp的纤维与聚戊二醛(PGA)的缀合：

聚戊二醛的制备(平均M.W.介于500和2000之间，或约1000Da):

向K₂CO₃ 1M水溶液中添加20ml 25％的戊二醛水溶液，并加热至50℃持续2小时。然后冷却至R.T.(室温，20和25℃之间)，并使用37％ HCl将pH值设置为7。然后以7000rpm离心10min，并用丙酮将汤稀释至其体积的10倍。过滤出K₂CO₃粉末，并让丙酮蒸发。将水性PGA溶液冷冻干燥并保持在-20℃。

胺化的基于MaSp的纤维已添加至1-10ml聚戊二醛(PGA)的水性缓冲液溶液中[浓度为0.01-2M]。然后，将所得悬浮液冷却至R.T.，并使用HCl(37％)中和pH值。将反应在1-10℃下搅拌过夜，得到期望的产物：SVX-PGA。

如下进行了金属螯合基团(IDA)与聚戊二醛(PGA)的缀合：

将以PGA衍生的基于MaSp的纤维添加到用HEPES(0.05M)缓冲的二元水合亚胺基二乙酸钠(IDA)0.28M溶液中，并在冰浴(1-10℃)中放置过夜，然后在HEPES缓冲液中通过重新分散进行洗涤。

对反应混合物进行了离心，并将沉淀物重新分散在10ml水缓冲液中，然后离心并用DI水进行大量洗涤。所得缀合物(PGA-IDA改性的基于MaSp的纤维)已经冻干。

胺化的基于MaSp的纤维与聚(丙烯酸)(PAA)的缀合

将1.84g聚(丙烯酸)(Aldrich 306223，平均M.W.为约3,000,000Da)悬浮在0.1MMES(N-吗啉代)乙磺酸缓冲溶液中，在R.T.下搅拌过夜。然后，将胺化的基于MaSp的纤维(如上所述制备)悬浮在MES(0.1M)中，并将悬浮液添加到聚(丙烯酸)悬浮液中，并搅拌至少4小时，直到获得均匀悬浮液。然后将10-30mg EDC(1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺*HCl)在5ml DI水中的水溶液添加到悬浮液中。然后添加40mg NHS(N-羟基磺基琥珀酰亚胺钠盐)在5ml DI水中的水溶液。将所得混合物在R.T(室温)下搅拌过夜。将反应混合物离心并重新悬浮在水中数次。所得缀合物(PAA改性的基于MaSp的纤维)已经冻干。

通过计算1695cm^-1处的峰(对应于PAA)与1620cm^-1处的峰(对应于MaSp纤维)的峰强度之间的比，可以通过FTIR光谱确定PAA/MaSp纤维摩尔或w/w比。根据校准曲线，将峰强度归一化至浓度。

本发明人成功合成了PAA改性的基于MaSp的纤维，PAA和MaSp纤维之间的w/w比范围为1至200％，并且PAA和MaSp纤维之间的摩尔比范围为5*10^-4至5*10^-2。

羧基化的基于MaSp的纤维与聚(丙烯酰胺)(PAAm)的缀合

如下进行了基于MaSp的纤维的羧基化：

离心包含基于MaSp的纤维(本文中也称为“SVX”)和阴离子表面活性剂的水分散液，并在去离子(DI)水中重新分散。此外，基于MaSp的纤维已根据既定程序基本干燥，并重新分散在DI水中，以获得MaSp悬浮液。

制备了4-氨基苯甲酸或4-氨基苯乙酸的水溶液(1-20％w/w)，然后用HCl(1M)酸化。

将2-10摩尔过量的NaNO₂添加到4-氨基苯甲酸或4-氨基苯乙酸中，并在1和10℃之间的温度下保持10-60分钟，以获得重氮化溶液。然后将重氮化溶液逐滴添加到MaSp悬浮液中，同时冷却。反应完成后，搅拌所得混合物。

然后，丢弃上清液并用DI水大量地洗涤剩余的衍生化的基于MaSp的纤维，随后干燥羧基化纤维，以得到期望的产物(SVX-COOH)。

通过计算反应混合物中未反应的4-氨基苯甲酸或4-氨基苯乙酸的量确定了改性效率(产率)。通过确定4-氨基苯甲酸或4-氨基苯乙酸的紫外吸收(通过紫外分光光度法)进行了该计算。观察到高达60％酪氨酸重氮化。

SVX-COOH与聚(丙烯酰胺)(PAAm)通过原位聚合的缀合

将水悬浮液中的500mg酸改性SVX-COOH(如上所述制备)离心并重新悬浮在MES缓冲液(0.1M)中。

向悬浮液中添加40μL的DMPA 3-(二甲胺基)-1-丙胺。然后将13.3mg EDC(1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺*HCl)在5ml DI水中的水溶液添加到悬浮液中，然后添加20mg NHS(N-羟基磺基琥珀酰亚胺钠盐)在5ml DI水中的水溶液。将反应混合物在R.T.下搅拌0.5-10h。然后离心并用DI水洗涤。

随后，将0.1-5g丙烯酰胺溶解在1-10ml的水中，并添加到SVX-COOH-DMPA悬浮液中，并摇匀。然后，向SVX-COOH-DMPA悬浮液中添加100μL过硫酸铵10％溶液，并在R.T下搅拌所得混合物过夜，然后离心并用DI水洗涤，以便通过SVX-COOH上的PAAm原位聚合获得期望缀合物。

本发明人成功合成了衍生化的基于MaSp的纤维与各种聚合物诸如PGA、PAA、PVA、PEI、PAAm或其组合(诸如PGA-共-PEI)的缀合物。此外，本发明人使用具有突变体氨基酸序列的基于MaSp的蛋白质(本文中也称为“突变体基于MaSp的蛋白质”)成功合成了上述缀合物。

推断衍生化的基于MaSp的纤维的显著孔隙度(如，通过至少为10m²/g的BET表面积所限定)是不依赖序列的，因为基于MaSp的蛋白质和突变体基于MaSp的蛋白质都显示出高度多孔结构。

实施例2

掺杂金属的衍生化的基于MaSp的纤维

本发明人成功地合成了与PGA结合的胺化的基于MaSp的纤维，其中PGA进一步与金属螯合基团(亚胺基二乙酸酯或IDA＝HN(CH₂CO₂H)₂)结合，根据实施例1的程序合成。此外，通过化学镀沉积法成功地用Cu(0)掺杂了PGA-IDA改性的基于MaSp的纤维。

用Pd掺杂PGA-IDA改性的基于MaSp的纤维：

将PGA-IDA改性的基于MaSp的纤维分散在0.05M HEPES缓冲液中。然后将醋酸钯(II)水溶液(3mM)添加到分散液中，并在1-10℃使反应搅拌过夜。然后改性的基于MaSp的纤维通过离心分离，并用DI水大量洗涤。随后，将另一部分Pd(醋酸盐)₂添加到改性的基于MaSp的纤维并在R.T.下搅拌反应混合物1-10小时。

将反应混合物离心，并将沉淀物重新分散在10ml的水缓冲液中，然后离心并用DI水大量洗涤。所得复合物(Pd改性的基于MaSp的纤维)已经冻干。

Pd到Pd(0)的还原:

将基于乳酸和硼络合物的还原混合物添加到Pd改性的基于MaSp的纤维，以诱导Pd(II)还原以达到Pd(0)。获得的灰色纤维用水冲洗涤数次，以去除所有痕量的未反应的还原混合物。

铜沉积：

Pd(0)改性的基于MaSp的纤维的悬浮液用标准铜溶液处理以进行化学沉积。在此过程中，Cu(II)的蓝色消失，而纤维变为棕色。获得的Cu(0)掺杂的基于MaSp的纤维用水洗涤数次。

可选地，在基于MaSp的纤维(如图1所示)上或内部吸附(非共价结合)的铜胶体制备如下：

用PEI处理：

分散在水中的原始的基于MaSp的纤维与PEI在40℃下搅拌混合4小时。用水洗涤获得的悬浮液数次并干燥，从而形成SVX-PEI复合物。

用Pd成核：

四氯钯酸钠(Na₂PdCl₄)溶于水中并添加到分散于水中的SVX-PEI复合物中。将混合物搅拌2小时以获得黄色纤维。用水洗涤获得的SVX-PEI-Pd(II)的悬浮液，以去除过量的未反应Pd盐。

随后，如上所述将Pd还原为Pd(0)并进行铜沉积，以获得吸附到SVX-PEI复合物上的铜胶体。随后，制备了富含10％的Cu掺杂纤维的尼龙线，并测试了其导电性和抗微生物活性。

如图4所示，富含10％的Cu掺杂纤维的尼龙线基本上阻止了细菌附着在其上。

确定了富含10％的Cu(0)掺杂的基于MaSp的纤维的尼龙线的电导率，得到高度导电的线(R＝0.06Ω/m)。比较而言，不含金属掺杂的衍生化的基于MaSp的纤维特征在于大于10¹⁰Ω/m的电阻率。

如图2和3所示，用钯并随后用铜成功地涂覆改性的基于MaSp的纤维以及富含其的尼龙纤维。比较而言，在“原始”(即非富含)尼龙纤维上应用上述程序不会导致铜沉积在原始纤维顶部。在不受任何特定理论约束的情况下，推断改性的基于MaSp的纤维有助于金属(如，钯和/或铜)沉积。

实施例3

染发组合物

本发明人成功在染发组合物(诸如本文所述的染发组合物)中实施了各种衍生化的多孔的基于MaSp的纤维。其中一些染发组合物在与毛发(如，人发)接触时，形成均匀且稳定的毛发涂层。已成功用于毛发涂层的示例性染发组合物包括胺化的基于MaSp的纤维(如，用4-(2-氨基乙基)苯胺；3-氨基丙基三乙氧基硅烷或通过PEI化学改性)。另外，几种染料(阳离子和阴离子染料)已被实施到毛发涂层中，从而导致有色毛发。应用本文所述染发组合物后形成的有色毛发，即使经过大量洗涤也能保持其颜色。

此外，本发明人利用了各种基于MaSp的纤维用于染发组合物。通过使用胺化的基于MaSp的蛋白和胺化的突变的基于MaSp的蛋白，获得了稳定的毛发涂层。

实施例4

防晒组合物

本发明人成功合成了用金属氧化物螯合剂(琥珀酸)改性的PGA衍生化的基于MaSp的纤维，如式4所示。

通过使SVX-PGA(根据实施例1的程序制备)与4-氨基水杨酸如下反应合成了式4的改性的基于MaSp的纤维(SVX-PGA-SA)：

将pH为10.5的水分散液中的300mg的SVX-PGA与150mg(过量)的4-氨基水杨酸在20-40摄氏度下混合1-10小时。反应混合物的颜色变为橙色。然后对反应混合物进行离心，并将固体SVX-PGA-SA洗涤数次，以去除任何未反应的氨基水杨酸。

如下，通过SVX-PGA-SA络合二氧化钛颗粒(颗粒大小介于300和500nm之间)，以得到复合物TiO₂-SVX-PGA-SA：

将pH为3.5的水分散液中的200mg SVX-PGA-SA与200mg二氧化钛在40摄氏度下混合10小时。反应混合物的颜色变为深红色。然后对反应混合物进行离心，并将固体TiO₂-SVX-PGA-SA洗涤数次，以去除任何未反应的材料。

与原始二氧化钛颗粒相比，包含粒径大于300nm的二氧化钛颗粒的本发明复合物在水溶液和/或有机溶液中都显示了显著改善的分散性。包含通过水杨酸酯结合(络合)到PGA衍生化的基于MaSp的纤维(如，由式4所示)的二氧化钛的水分散液相比于包含非衍生化的基于MaSp的纤维的对照分散液显示了优异的稳定性。此外，包含结合到水杨酸酯-衍生化的基于MaSp的纤维的二氧化钛颗粒的复合物显示了优异的分散性(如，能够形成稳定分散液)，其中二氧化钛颗粒与衍生化的基于MaSp的纤维的w/w比为约1:1。

上述复合物已用于减少紫外线暴露(如对人体皮肤)。

实施例5

基于大壶状腺丝蛋白(MaSp)的聚合物的热稳定性

通过对提出的在细菌中表达的蜘蛛丝聚合物(SVX-E)的差示扫描量热(DSC)曲线的分析，可以观察到SVX-E没有出现熔融峰。相反，它在大约220℃和大约280℃处显示出小的玻璃化转变温度(T_g)区域。也可以在大约330℃处观察到降解峰(图8)。

图8显示了SVX-E在25℃-280℃的温度增加(曲线1)、冷却至50℃(曲线2)和新增加至350℃(曲线3)的DSC曲线。

SVX-E的热重分析(TGA)曲线表明，以10℃/min的加热速率，低于100℃的温度下的重量损失仅大约为吸附水的5％。可以观察到，在超过230℃时开始了大的重量减轻(超过1％/h)。

虽然本发明已结合其具体实施方式得到描述，但显然多种替代形式、改动和变化对于本领域技术人员是显而易见的。因此，意图包括所有这种落入所附权利要求的精神和宽范围的替代形式、改动和变化。

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用以其整体并入本说明书中，其程度与每个单独的出版物、专利或专利申请通过引用具体和单独地表示要并入本文中的程度相同。此外，本申请中引用或标识任何对比文件不得解释为承认该对比文件作为本发明的现有技术可用。如果使用了章节标题，则不应将其解释为必然的限制。

序列表

<110> 赛威克斯材料科学公司

<120> 改性蜘蛛丝纤维及其用途

<130> SVX-P-010-PCT

<150> 63/014,444

<151> 2020-04-23

<150> 63/048,135

<151> 2020-07-05

<150> 63/144,089

<151> 2021-02-01

<150> 63/079,621

<151> 2020-09-17

<150> 63/134,343

<151> 2021-01-06

<160> 11

<170> PatentIn version 3.5

<210> 1

<211> 555

<212> PRT

<213> 人工序列

<220>

<223> 合成的

<400> 1

Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ser Gly Ser Gly Gly Tyr Gly Pro Glu

1 5 10 15

Asn Gln Gly Pro Ser Gly Pro Val Ala Tyr Gly Pro Gly Gly Pro Val

20 25 30

Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Gly Ser Gly Pro Gly Gly Tyr

35 40 45

Gly Pro Glu Asn Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly Pro Gly

50 55 60

Gly Ser Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ser Gly Pro

65 70 75 80

Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Gly Ser

85 90 95

Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Ala Ser

100 105 110

Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly

115 120 125

Pro Gly Ser Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Ala Tyr Gly Pro Gly Gly

130 135 140

Pro Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly Pro Gly

145 150 155 160

Ser Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Gly Ser Gly Gly Tyr Gly Pro Gly

165 170 175

Ser Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala

180 185 190

Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser

195 200 205

Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Ala Tyr Gly Pro Gly Gly Pro Gly Ser

210 215 220

Ser Ala Ala Ala Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gln Gly

225 230 235 240

Pro Ser Gly Pro Gly Ala Tyr Gly Pro Gly Gly Pro Gly Ser Ser Ala

245 250 255

Ala Ala Ala Ala Ala Ala Gly Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly Pro Gly

260 265 270

Asn Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Gly Pro Gly

275 280 285

Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly

290 295 300

Pro Gly Ser Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Val Tyr Gly Pro Gly Gly

305 310 315 320

Pro Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Gly Ser Gly Pro Gly

325 330 335

Gly Tyr Gly Pro Gly Asn Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly

340 345 350

Pro Gly Gly Ser Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ser

355 360 365

Gly Pro Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly

370 375 380

Gly Ser Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly

385 390 395 400

Ala Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ser Gly Pro Gly Gly

405 410 415

Tyr Gly Pro Gly Ser Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Ala Tyr Gly Pro

420 425 430

Gly Gly Pro Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly

435 440 445

Pro Gly Ser Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Ala Tyr Gly Pro Gly Gly

450 455 460

Pro Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ser Gly Pro Gly Gly

465 470 475 480

Tyr Gly Pro Gly Ser Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Gly Ser Arg Gly

485 490 495

Tyr Gly Pro Gly Ser Gln Gly Pro Gly Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala

500 505 510

Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly Pro Gly

515 520 525

Ser Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Tyr Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly

530 535 540

Ala Tyr Gly Pro Ser Pro Ser Ala Ser Ala Ser

545 550 555

<210> 2

<211> 27

<212> PRT

<213> 人工序列

<220>

<223> 合成的

<400> 2

Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gln Gly Pro Ser Gly Pro

1 5 10 15

Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Gly Pro Gly Ser Ser

20 25

<210> 3

<211> 35

<212> PRT

<213> 人工序列

<220>

<223> 合成的

<400> 3

Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly Pro

1 5 10 15

Gly Ser Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Gly Pro

20 25 30

Gly Ser Ser

35

<210> 4

<211> 40

<212> PRT

<213> 人工序列

<220>

<223> 合成的

<400> 4

Met Ser Tyr Tyr His His His His His His Asp Tyr Asp Ile Pro Thr

1 5 10 15

Thr Glu Asn Leu Tyr Phe Gln Gly Ala Met Asp Pro Glu Phe Lys Gly

20 25 30

Leu Arg Arg Arg Ala Gln Leu Val

35 40

<210> 5

<211> 50

<212> PRT

<213> 人工序列

<220>

<223> 合成的

<400> 5

Met Ser Tyr Tyr His His His His His His Asp Tyr Asp Ile Pro Thr

1 5 10 15

Thr Glu Asn Leu Tyr Phe Gln Gly Ala Met Asp Pro Glu Phe Lys Gly

20 25 30

Leu Arg Arg Arg Ala Gln Leu Val Arg Pro Leu Ser Asn Leu Asp Asn

35 40 45

Ala Pro

50

<210> 6

<211> 54

<212> PRT

<213> 人工序列

<220>

<223> 合成的

<400> 6

Met Ser Tyr Tyr His His His His His His Asp Tyr Asp Ile Pro Thr

1 5 10 15

Thr Glu Asn Leu Tyr Phe Gln Gly Ala Met Asp Pro Glu Phe Lys Gly

20 25 30

Leu Arg Arg Arg Ala Gln Leu Val Asp Pro Pro Gly Cys Arg Asn Ser

35 40 45

Ala Arg Ala Gly Ser Ser

50

<210> 7

<211> 97

<212> PRT

<213> 人工序列

<220>

<223> 合成的

<400> 7

Val Ala Ala Ser Arg Leu Ser Ser Pro Ala Ala Ser Ser Arg Val Ser

1 5 10 15

Ser Ala Val Ser Ser Leu Val Ser Ser Gly Pro Thr Asn Gly Ala Ala

20 25 30

Val Ser Gly Ala Leu Asn Ser Leu Val Ser Gln Ile Ser Ala Ser Asn

35 40 45

Pro Gly Leu Ser Gly Cys Asp Ala Leu Val Gln Ala Leu Leu Glu Leu

50 55 60

Val Ser Ala Leu Val Ala Ile Leu Ser Ser Ala Ser Ile Gly Gln Val

65 70 75 80

Asn Val Ser Ser Val Ser Gln Ser Thr Gln Met Ile Ser Gln Ala Leu

85 90 95

Ser

<210> 8

<211> 114

<212> PRT

<213> 人工序列

<220>

<223> 合成的

<400> 8

Gly Pro Ser Gly Pro Gly Ala Tyr Gly Pro Ser Pro Ser Ala Ser Ala

1 5 10 15

Ser Val Ala Ala Ser Arg Leu Ser Ser Pro Ala Ala Ser Ser Arg Val

20 25 30

Ser Ser Ala Val Ser Ser Leu Val Ser Ser Gly Pro Thr Asn Gly Ala

35 40 45

Ala Val Ser Gly Ala Leu Asn Ser Leu Val Ser Gln Ile Ser Ala Ser

50 55 60

Asn Pro Gly Leu Ser Gly Cys Asp Ala Leu Val Gln Ala Leu Leu Glu

65 70 75 80

Leu Val Ser Ala Leu Val Ala Ile Leu Ser Ser Ala Ser Ile Gly Gln

85 90 95

Val Asn Val Ser Ser Val Ser Gln Ser Thr Gln Met Ile Ser Gln Ala

100 105 110

Leu Ser

<210> 9

<211> 31

<212> PRT

<213> 人工序列

<220>

<223> 合成的

<400> 9

Glu Glu Gln Ala Lys Thr Phe Leu Asp Lys Phe Asn His Glu Ala Glu

1 5 10 15

Asp Leu Phe Tyr Gln Ser Ser Gly Leu Gly Lys Gly Asp Phe Arg

20 25 30

<210> 10

<211> 43

<212> PRT

<213> 人工序列

<220>

<223> 合成的

<400> 10

Ala Gln Met Tyr Pro Leu Gln Glu Ile Gln Asn Gly Glu Glu Gln Ala

1 5 10 15

Lys Thr Phe Leu Asp Lys Phe Asn His Glu Ala Glu Asp Leu Phe Tyr

20 25 30

Gln Ser Ser Gly Leu Gly Lys Gly Asp Phe Arg

35 40

<210> 11

<211> 129

<212> DNA

<213> 人工序列

<220>

<223> 合成的

<400> 11

gcccaaatgt atccactaca agaaattcag aatggtgagg aacaggccaa gacatttttg 60

gacaagttta accacgaagc cgaagacctg ttctatcaaa gttcaggact ggggaagggc 120

gacttcagg 129

Claims (30)

1.衍生化的多孔的基于大壶状腺丝蛋白(MaSp)的纤维，其中：

所述衍生化的多孔的基于MaSp的纤维特征在于至少10m²/g的BET表面积；

所述衍生化的多孔的基于MaSp的纤维包含与所述多孔的基于MaSp的纤维的酪氨酸共价结合的官能部分；

所述官能部分包括以下任一种：氨基、羧基、硝基、磺酸酯、羰基、酯、酸酐、碳酸酯、氨基甲酸酯、氰基、羟基、聚合物或其任意组合。

2.根据权利要求1所述的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中衍生化的多孔的基于MaSp的纤维内的所述官能部分的负载量介于0.01μmol/g和10mmol/g之间。

3.根据权利要求1或2所述的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中所述官能部分通过重氮键、甲硅烷基或其任意组合与所述酪氨酸的侧链共价结合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中所述聚合物与螯合剂、抗微生物剂或其任意组合共价结合。

5.根据权利要求4所述的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中所述螯合剂包括(i)能够结合金属或其盐的金属螯合基团，(ii)金属氧化物螯合基团，或(i)和(ii)两者。

6.根据权利要求5所述的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中所述金属螯合基团包括亚氨基二乙酸酯(IDA)、DOTA、NOTA、NODA、EDTA、HBED-CC，包括其任意盐、衍生物、或组合。

7.根据权利要求5所述的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中所述金属氧化物螯合基团选自水杨酸、膦酸、异羟肟酸、丙二酸、邻苯三酚和5-羟基-1,4-萘醌，包括其任意盐、或任意组合。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中所述聚合物选自：聚戊二醛(PGA)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯(PAA)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚丙烯酰胺(PAAm)、聚赖氨酸、聚苯胺、聚氨酯、聚酰胺、聚氯乙烯、硅交叉聚合物、聚乙烯吡咯烷酮或其任意组合。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中所述聚合物与所述多孔的基于MaSp的纤维的w/w比介于0.001和5之间。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中所述官能部分进一步与染料或颜料结合。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中所述基于MaSp的纤维特征在于通过差示扫描量热法(DSC)所确定的280℃和350℃之间的降解温度(T_d)，和通过DSC所确定的200℃和250℃之间的玻璃化转变温度(T_g)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维，其中所述基于MaSp的纤维包括重复区域，所述重复区域包括式10：(X₁)_ZX₂GPGGYGPX₃X₄X₅GPX₆GX₇GGX₈GPGGPGX₉X₁₀中叙述的氨基酸序列；其中X₁在每个情况下独立地是A或G，Z是5至30之间的整数，X₂是S或G；X₃是G或E；X₄是G、S或N；X₅是Q或Y；X₆是G或S；X₇是P或R；X₈是Y或Q；X₉是G或S；和X₁₀是S或G。

13.复合物，其包含与金属、其盐、和金属氧化物颗粒或其任意组合结合的根据权利要求1至12中任一项所述的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维。

14.根据权利要求13所述的复合物，其中所述金属、其盐、或所述金属氧化物颗粒通过螯合剂与所述衍生化的多孔的基于MaSp的纤维结合。

15.根据权利要求14所述的复合物，其中所述螯合剂包括(i)能够与金属或其盐结合的金属螯合基团，(ii)金属氧化物螯合基团，或(i)和(ii)两者。

16.根据权利要求15所述的复合物，其中所述金属螯合基团包括亚氨基二乙酸酯(IDA)、DOTA、NOTA、NODA、EDTA、HBED-CC，包括其任意盐、衍生物或组合；并且其中所述金属氧化物螯合基团选自水杨酸、膦酸、异羟肟酸、丙二酸、邻苯三酚和5-羟基-1,4-萘醌，包括其任意盐或任意组合。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的复合物，其中所述螯合剂与所述衍生化的多孔的基于MaSp的纤维的摩尔比介于0.01和1之间。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的复合物，其中所述金属氧化物颗粒选自氧化钛、氧化锆、氧化硅或其任意组合。

19.根据权利要求13至18中任一项所述的复合物，其中所述金属氧化物颗粒特征在于10和5,000nm之间的粒度。

20.根据权利要求13至19中任一项所述的复合物，其中所述复合物内的所述衍生化的多孔的基于MaSp的纤维与所述金属氧化物颗粒的w/w比介于0.01和100之间。

21.合成根据权利要求1至12中任一项所述的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维的方法，其包括使所述多孔的基于MaSp的纤维与由式I：

或式II：

表示的试剂反应，其中：

R包括权利要求1所述的官能部分；A选自取代或未取代的芳基、杂芳基和烷基，包括其任意组合；每个R₁独立地包括氢、烷基、羟基或烷氧基中的任一种，包括其任意组合；波浪键表示接头或键；并且其中所述反应包括足以将所述官能部分共价附接至所述多孔的基于MaSp的纤维的酪氨酸的条件，从而获得所述衍生化的多孔的基于MaSp的纤维。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述共价附接是通过重氮键或通过C-Si。

23.根据权利要求21或22所述的方法，其中R₁包括-O-C_1-10烷基。

24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法，其中A包括取代的或未取代的苯基。

25.根据权利要求21至24中任一项所述的方法，其中所述接头包括取代或未取代的C_1-10烷基。

26.根据权利要求21至25中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括使所述官能部分与对所述官能部分具有反应性的聚合物发生反应，由此将所述聚合物与所述多孔的基于MaSp的纤维共价结合；其中所述官能部分包括胺或羧基。

27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括使所述聚合物与对所述聚合物具有反应性的螯合剂发生反应，由此获得与所述聚合物共价结合的所述螯合剂。

28.根据权利要求27所述的方法，其中所述聚合物包括PGA。

29.制品，其包含根据权利要求1至12中任一项所述的衍生化的多孔的基于MaSp的纤维或根据权利要求13至20中任一项所述的复合物。

30.根据权利要求29所述的制品，其中所述制品是传导制品、抗微生物制品、或化妆制品，包括其任何组合。

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