JP2021080571A - Protein fiber and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

To provide an improved feeling of a protein fiber containing spider silk protein.SOLUTION: A protein fiber comprises a raw material fiber containing spider silk protein and an amino-modified silicone attached to a surface of the raw material fiber.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、タンパク質繊維及びその製造方法に関する。 The present invention relates to protein fibers and methods for producing the same.

優れた強度、高い伸縮性を有するクモ糸の特徴を備えた、人工クモ糸タンパク質を含むクモ糸タンパク質繊維が実用化に向けて研究されている(例えば特許文献1参照)。クモ糸タンパク質繊維の応用の一つとして、衣類等が検討されている。 Spider silk protein fibers containing artificial spider silk protein, which have the characteristics of spider silk having excellent strength and high elasticity, have been studied for practical use (see, for example, Patent Document 1). Clothing and the like are being studied as one of the applications of spider silk protein fibers.

特許第5540154号公報Japanese Patent No. 5540154 特開2006−176916号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-176916 国際公開第2014/61585号International Publication No. 2014/61585 特開2002−069847号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-609847

ところが、クモ糸タンパク質を含むタンパク質繊維は、柔軟性、滑らかさ、しなやさといった風合いの点で必ずしも十分でなく、衣類等への応用のために、この点での改善が求められる。 However, protein fibers containing spider silk protein are not always sufficient in terms of texture such as flexibility, smoothness, and suppleness, and improvement in this respect is required for application to clothing and the like.

そこで本発明の一側面の目的は、クモ糸タンパク質を含むタンパク質繊維に関して、風合いの改善を図ることにある。 Therefore, an object of one aspect of the present invention is to improve the texture of protein fibers containing spider silk protein.

本発明者らは、クモ糸タンパク質を含む原料繊維にアミノ変性シリコーンを付着することにより、風合いが向上されたタンパク質繊維が得られることを見出した。本発明はこの新規な知見に基づいて完成された。 The present inventors have found that a protein fiber having an improved texture can be obtained by adhering an amino-modified silicone to a raw material fiber containing a spider silk protein. The present invention has been completed based on this novel finding.

すなわち、本発明の一側面は、クモ糸タンパク質を含む原料繊維と、該原料繊維の表面に付着したアミノ変性シリコーンと、を含む、タンパク質繊維に関する。このタンパク質繊維は、優れた風合いを有することができる。 That is, one aspect of the present invention relates to a protein fiber containing a raw material fiber containing a spider silk protein and an amino-modified silicone adhering to the surface of the raw material fiber. This protein fiber can have an excellent texture.

本発明の別の一側面は、クモ糸タンパク質を含む原料繊維の表面に、水及びアミノ変性シリコーンを含む処理液を付着させる工程と、前記原料繊維の表面に付着した前記処理液から水を除去して、前記原料繊維と該原料繊維の表面に付着した前記アミノ変性シリコーンとを含むタンパク質繊維を得る工程と、を備える、タンパク質繊維の製造方法に関する。この方法によれば、クモ糸タンパク質を含み、優れた風合いを有するタンパク質繊維を製造することができる。 Another aspect of the present invention is a step of adhering a treatment liquid containing water and amino-modified silicone to the surface of a raw material fiber containing a spider silk protein, and removing water from the treatment liquid adhering to the surface of the raw material fiber. The present invention relates to a method for producing a protein fiber, which comprises a step of obtaining a protein fiber containing the raw material fiber and the amino-modified silicone adhering to the surface of the raw material fiber. According to this method, a protein fiber containing spider silk protein and having an excellent texture can be produced.

本発明によれば、より風合いの優れた、クモ糸タンパク質を含むタンパク質繊維及びこれを製造する方法が提供される。 According to the present invention, a protein fiber containing a spider silk protein having a better texture and a method for producing the same are provided.

以下、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

一実施形態に係るタンパク質繊維は、クモ糸タンパク質を含む原料繊維と、該原料繊維の表面に付着したアミノ変性シリコーンとを含む。このタンパク質繊維は、例えば、クモ糸タンパク質を含む紡糸液を紡糸して、クモ糸タンパク質を含む原料繊維を形成する工程と、原料繊維の表面に、水及びアミノ変性シリコーンを含む処理液を付着させる工程と、原料繊維の表面に付着した前記処理液から水を除去して、原料繊維と該原料繊維の表面に付着したアミノ変性シリコーンとを含むタンパク質繊維を得る工程とを備える方法により、製造することができる。 The protein fiber according to one embodiment includes a raw material fiber containing a spider silk protein and an amino-modified silicone adhering to the surface of the raw material fiber. For this protein fiber, for example, a step of spinning a spinning solution containing spider silk protein to form a raw material fiber containing spider silk protein, and a treatment liquid containing water and amino-modified silicone are attached to the surface of the raw material fiber. It is produced by a method including a step and a step of removing water from the treatment liquid adhering to the surface of the raw material fiber to obtain a protein fiber containing the raw material fiber and the amino-modified silicone adhering to the surface of the raw material fiber. be able to.

<クモ糸タンパク質>
タンパク質繊維の原料繊維を形成するためのクモ糸タンパク質は、特に限定されるものではなく、例えば、遺伝子組換え技術により微生物等で製造されたタンパク質、化学合成により製造されたタンパク質、又は天然由来のクモ糸タンパク質であってもよい。クモ糸タンパク質は、天然由来のクモ類フィブロインのアミノ酸配列をそのまま利用したものであってもよく、天然由来のクモ類フィブロインのアミノ酸配列に依拠してそのアミノ酸配列を改変したもの(例えば、クローニングした天然由来のクモ類フィブロインの遺伝子配列を改変することによりアミノ酸配列を改変したもの)であってもよく、天然由来のクモ類フィブロインに依らず人工的に設計及び合成したもの(例えば、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより所望のアミノ酸配列を有するもの)であってもよい。
<Spider silk protein>
The spider silk protein for forming the raw material fiber of the protein fiber is not particularly limited, and is, for example, a protein produced by a microorganism or the like by a gene recombination technique, a protein produced by chemical synthesis, or a naturally derived protein. It may be a spider silk protein. The spider silk protein may be one in which the amino acid sequence of naturally occurring spider fibroin is used as it is, or the amino acid sequence thereof is modified based on the amino acid sequence of naturally occurring spider fibroin (for example, cloned). It may be an amino acid sequence modified by modifying the gene sequence of naturally occurring spider fibroin, or artificially designed and synthesized regardless of naturally occurring spider fibroin (for example, designed amino acid). It may have a desired amino acid sequence by chemically synthesizing the nucleic acid encoding the sequence).

天然クモ糸タンパク質としては、例えば、大吐糸管しおり糸タンパク質、横糸タンパク質、及び小瓶状腺タンパク質が挙げられる。大吐糸管しおり糸は、結晶領域と非晶領域(無定形領域とも言う。)からなる繰り返し領域を持つため、高い応力と伸縮性を併せ持つ。クモ糸の横糸は、結晶領域を持たず、非晶領域からなる繰り返し領域を持つという特徴を有する。横糸は、大吐糸管しおり糸に比べると応力は劣るが、高い伸縮性を持つ。 Examples of the natural spider silk protein include a large spider silk thread protein, a weft thread protein, and a vial-shaped gland protein. Since the large spit tube bookmark thread has a repeating region consisting of a crystalline region and an amorphous region (also referred to as an amorphous region), it has both high stress and elasticity. The weft of the spider silk has a characteristic that it does not have a crystalline region but has a repeating region consisting of an amorphous region. The weft thread has a lower stress than the large discharge tube bookmark thread, but has high elasticity.

大吐糸管しおり糸タンパク質は、クモの大瓶状腺で産生され、強靭性に優れるという特徴を有する。大吐糸管しおり糸タンパク質としては、例えば、アメリカジョロウグモ(Nephila clavipes)に由来する大瓶状腺スピドロインMaSp1及びMaSp2、並びに二ワオニグモ(Araneus diadematus)に由来するADF3及びADF4が挙げられる。ADF3は、ニワオニグモの2つの主要なしおり糸タンパク質の一つである。天然クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドは、これらのしおり糸タンパク質に由来するポリペプチドであってもよい。ADF3に由来するポリペプチドは、比較的合成し易く、また、強伸度及びタフネスの点で優れた特性を有する。 The large spider canal bookmark thread protein is produced in the large bottle-shaped gland of a spider and has a characteristic of being excellent in toughness. Examples of the large spider thread protein include large bottle-shaped gland spiders MaSp1 and MaSp2 derived from Nephila clavipes, and ADF3 and ADF4 derived from Araneus diadematus. ADF3 is one of the two major bookmark thread proteins of the European garden spider. The polypeptide derived from the natural spider silk protein may be a polypeptide derived from these bookmarked yarn proteins. The polypeptide derived from ADF3 is relatively easy to synthesize and has excellent properties in terms of strength and elongation and toughness.

横糸タンパク質は、クモの鞭毛状腺(flagelliform gland)で産生される。横糸タンパク質としては、例えばアメリカジョロウグモ(Nephila clavipes)に由来する鞭毛状絹タンパク質(flagelliform silk protein)が挙げられる。 The weft protein is produced in the flagelliform gland of the spider. Examples of the weft protein include flagellar silk protein derived from Nephila clavipes in the United States.

天然クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドは、組換えクモ糸タンパク質であってよい。組換えクモ糸タンパク質としては、天然型クモ糸タンパク質の変異体、類似体又は誘導体等が挙げられる。このようなポリペプチドの好適な一例は、大吐糸管しおり糸タンパク質の組換えクモ糸タンパク質(「大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチド」ともいう。)である。 The polypeptide derived from the natural spider silk protein may be a recombinant spider silk protein. Examples of the recombinant spider silk protein include variants, analogs and derivatives of the natural spider silk protein. A preferred example of such a polypeptide is a recombinant spider silk protein of a large spit tube bookmark thread protein (also referred to as a "polypeptide derived from a large spit tube bookmark thread protein").

人造クモ糸タンパク質であるスパイダーシルク由来のタンパク質として、例えば、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質(ここで、式1中、(A)モチーフは4〜20アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示し、かつ(A)モチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数が80%以上である。REPは10〜200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。mは8〜300の整数を示す。複数存在する(A)モチーフは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。複数存在するREPは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。)を挙げることができる。具体的には、配列番号1(M_PRT918)で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。 As a protein derived from spider silk, which is an artificial spider silk protein, for example, a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m (here, in the formula 1, (A) n motif). Indicates an amino acid sequence composed of 4 to 20 amino acid residues, and (A) the number of alanine residues is 80% or more of the total number of amino acid residues in the n motif. REP is from 10 to 200 amino acid residues. The constituent amino acid sequence is shown. M represents an integer of 8 to 300. Multiple existing (A) n motifs may be the same amino acid sequence or different amino acid sequences. The multiple REPs are the same as each other. The amino acid sequence of the above may be used, or a different amino acid sequence may be used.) Specifically, a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 (M_PRT918) can be mentioned.

上述のクモ糸タンパク質は、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、目的タンパク質の単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。 The spider silk protein described above may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization, and the like of the target protein.

タグ配列として、例えば、他の分子との特異的親和性(結合性、アフィニティ)を利用したアフィニティタグを挙げることができる。アフィニティタグの具体例として、ヒスチジンタグ(Hisタグ)を挙げることができる。Hisタグは、ヒスチジン残基が4から10個程度並んだ短いペプチドで、ニッケル等の金属イオンと特異的に結合する性質があるため、金属キレートクロマトグラフィー(chelating metal chromatography)によるクモ糸タンパク質の単離に利用することができる。タグ配列の具体例として、配列番号3で示されるアミノ酸配列が挙げられる。これを含むアミノ酸配列を有するクモ糸タンパク質の例として、配列番号2で示されるアミノ酸配列を有するタンパク質(以下「PRT918」ということがある。)が挙げられる。 Examples of the tag sequence include affinity tags that utilize specific affinity (binding, affinity) with other molecules. As a specific example of the affinity tag, a histidine tag (His tag) can be mentioned. The His tag is a short peptide in which about 4 to 10 histidine residues are lined up, and has the property of specifically binding to metal ions such as nickel. Therefore, it is a simple spider silk protein obtained by metal chelating chromatography. It can be used separately. Specific examples of the tag sequence include the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3. An example of a spider silk protein having an amino acid sequence containing this is a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 (hereinafter, may be referred to as "PRT918").

配列番号2で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインであるNephila clavipes(GenBankアクセッション番号:P46804.1、GI:1174415)の塩基配列及びアミノ酸配列に基づいて設計された、配列番号1で示されるアミノ酸配列のN末端に、配列番号3で示されるタグ配列を付加したものである。 The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 2 is shown by SEQ ID NO: 1 designed based on the nucleotide sequence and amino acid sequence of the naturally occurring fibroin Nephila clavipes (GenBank accession number: P4684.1, GI: 11744415). The tag sequence shown in SEQ ID NO: 3 is added to the N-terminal of the amino acid sequence.

グルタチオンに特異的に結合するグルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)、マルトースに特異的に結合するマルトース結合タンパク質(MBP)等のタグ配列を利用することもできる。 Tag sequences such as glutathione-S-transferase (GST) that specifically binds to glutathione and maltose-binding protein (MBP) that specifically binds to maltose can also be used.

さらに、抗原抗体反応を利用した「エピトープタグ」を利用することもできる。抗原性を示すペプチド(エピトープ)をタグ配列として付加することにより、当該エピトープに対する抗体を結合させることができる。エピトープタグとして、HA(インフルエンザウイルスのヘマグルチニンのペプチド配列)タグ、mycタグ、FLAGタグ等を挙げることができる。エピトープタグを利用することにより、高い特異性で容易にクモ糸タンパク質を精製することができる。 Furthermore, an "epitope tag" utilizing an antigen-antibody reaction can also be used. By adding a peptide (epitope) exhibiting antigenicity as a tag sequence, an antibody against the epitope can be bound. Examples of the epitope tag include HA (peptide sequence of hemagglutinin of influenza virus) tag, myc tag, FLAG tag and the like. By utilizing the epitope tag, the spider silk protein can be easily purified with high specificity.

さらにタグ配列を特定のプロテアーゼで切り離せるようにしたものも使用することができる。当該タグ配列を介して吸着したタンパク質をプロテアーゼ処理することにより、タグ配列を切り離したクモ糸タンパク質を回収することもできる。 Further, a tag sequence in which the tag sequence can be separated by a specific protease can also be used. By treating the protein adsorbed via the tag sequence with a protease, the spider silk protein from which the tag sequence has been separated can also be recovered.

上述のクモ糸タンパク質は、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The spider silk protein described above may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.

上述した天然クモ糸タンパク質及び当該クモ糸タンパク質に由来するタンパク質は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 The above-mentioned natural spider silk protein and the protein derived from the spider silk protein can be used alone or in combination of two or more.

タンパク質繊維(原料繊維)に主成分として含まれるタンパク質は、例えば、当該タンパク質をコードする核酸配列と、当該核酸配列に作動可能に連結された1又は複数の調節配列とを有する発現ベクターで形質転換された宿主により、当該核酸を発現させることにより生産することができる。 A protein contained as a main component in a protein fiber (raw material fiber) is transformed with, for example, an expression vector having a nucleic acid sequence encoding the protein and one or more regulatory sequences operably linked to the nucleic acid sequence. It can be produced by expressing the nucleic acid in the resulting host.

タンパク質繊維(原料繊維)に主成分として含まれるタンパク質をコードする核酸の製造方法は、特に制限されない。例えば、天然の構造タンパク質をコードする遺伝子を利用して、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)などで増幅しクローニングする方法、又は、化学的に合成する方法によって、当該核酸を製造することができる。核酸の化学的な合成方法も特に制限されず、例えば、NCBIのウェブデータベースなどより入手した構造タンパク質のアミノ酸配列情報をもとに、AKTA oligopilot plus 10/100(GEヘルスケア・ジャパン株式会社)などで自動合成したオリゴヌクレオチドをPCRなどで連結する方法によって遺伝子を化学的に合成することができる。この際に、タンパク質の精製及び/又は確認を容易にするため、上記のアミノ酸配列のN末端に開始コドン及びHis10タグからなるアミノ酸配列を付加したアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする核酸を合成してもよい。 The method for producing a nucleic acid encoding a protein contained as a main component in a protein fiber (raw material fiber) is not particularly limited. For example, the nucleic acid can be produced by a method of amplifying and cloning by a polymerase chain reaction (PCR) or the like using a gene encoding a natural structural protein, or a method of chemically synthesizing the nucleic acid. The chemical synthesis method of nucleic acid is not particularly limited, and for example, AKTA oligonucleotide plus 10/100 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.) based on the amino acid sequence information of the structural protein obtained from the NCBI web database or the like. The gene can be chemically synthesized by a method of linking the oligonucleotides automatically synthesized in (1) by PCR or the like. At this time, in order to facilitate purification and / or confirmation of the protein, a nucleic acid encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which an amino acid sequence consisting of a start codon and a His10 tag is added to the N-terminal of the above amino acid sequence is synthesized. May be good.

調節配列は、宿主における組換えタンパク質の発現を制御する配列(例えば、プロモーター、エンハンサー、リボソーム結合配列、転写終結配列等)であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。プロモーターとして、宿主細胞中で機能し、目的とするタンパク質を発現誘導可能な誘導性プロモーターを用いてもよい。誘導性プロモーターは、誘導物質(発現誘導剤)の存在、リプレッサー分子の非存在、又は温度、浸透圧若しくはpH値の上昇若しくは低下等の物理的要因により、転写を制御できるプロモーターである。 The regulatory sequence is a sequence that controls the expression of the recombinant protein in the host (for example, a promoter, an enhancer, a ribosome binding sequence, a transcription termination sequence, etc.), and can be appropriately selected depending on the type of host. As the promoter, an inducible promoter that functions in the host cell and can induce the expression of the protein of interest may be used. An inducible promoter is a promoter that can control transcription by the presence of an inducing substance (expression inducer), the absence of a repressor molecule, or physical factors such as an increase or decrease in temperature, osmotic pressure, or pH value.

<クモ糸タンパク質の生産>
クモ糸タンパク質は、例えば、発現ベクターで形質転換された宿主に所定の核酸を発現させることにより、生産することができる。発現方法としては、直接発現のほか、モレキュラー・クローニング第2版に記載されている方法等に準じて、分泌生産、融合タンパク質発現等を行うことができる。酵母、動物細胞、昆虫細胞により発現させた場合には、糖又は糖鎖が付加されたポリペプチドとしてクモ糸タンパク質を得ることができる。
<Production of spider silk protein>
The spider silk protein can be produced, for example, by expressing a predetermined nucleic acid in a host transformed with an expression vector. As an expression method, in addition to direct expression, secretory production, fusion protein expression, etc. can be performed according to the method described in Molecular Cloning 2nd Edition. When expressed by yeast, animal cells, or insect cells, spider silk protein can be obtained as a polypeptide to which sugar or sugar chain is added.

クモ糸タンパク質は、例えば、発現ベクターで形質転換された宿主を培養培地中で培養し、培養培地中に本発明に係るクモ糸タンパク質を生成蓄積させ、該培養培地から採取することにより製造することができる。宿主を培養培地中で培養する方法は、宿主の培養に通常用いられる方法に従って行うことができる。 The spider silk protein is produced, for example, by culturing a host transformed with an expression vector in a culture medium, producing and accumulating the spider silk protein according to the present invention in the culture medium, and collecting the spider silk protein from the culture medium. Can be done. The method of culturing the host in the culture medium can be carried out according to the method usually used for culturing the host.

宿主が、大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物である場合、宿主の培養培地として、該宿主が資化し得る炭素源、窒素源及び無機塩類等を含有し、該宿主の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。 When the host is a prokaryotic organism such as Escherichia coli or a eukaryotic organism such as yeast, the host culture medium contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts and the like that can be assimilated by the host, and the culture of the host is made efficient. Either a natural medium or a synthetic medium may be used as long as the medium can be used.

炭素源としては、該宿主が資化し得るものであればよく、例えば、グルコース、フラクトース、スクロース、及びこれらを含有する糖蜜、デンプン及びデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸及びプロピオン酸等の有機酸、並びにエタノール及びプロパノール等のアルコール類を用いることができる。 The carbon source may be any assimilated by the host, for example, glucose, fructose, sucrose, carbohydrates containing them such as molasses, starch and starch hydrolyzate, and organic acids such as acetic acid and propionic acid. , And alcohols such as ethanol and propanol can be used.

発現ベクターは、クモ糸タンパク質を産生するための核酸配列と、当該核酸配列に作動可能に連結された1又は複数の調節配列とを有する。調節配列は、宿主における組換えタンパク質の発現を制御する配列(例えば、プロモーター、エンハンサー、リボソーム結合配列、転写終結配列等)であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。発現ベクターの種類は、プラスミドベクター、ウイルスベクター、コスミドベクター、フォスミドベクター、人工染色体ベクター等、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。 The expression vector has a nucleic acid sequence for producing a spider silk protein and one or more regulatory sequences operably linked to the nucleic acid sequence. The regulatory sequence is a sequence that controls the expression of the recombinant protein in the host (for example, a promoter, an enhancer, a ribosome binding sequence, a transcription termination sequence, etc.), and can be appropriately selected depending on the type of host. The type of expression vector can be appropriately selected depending on the type of host, such as a plasmid vector, a viral vector, a cosmid vector, a phosmid vector, and an artificial chromosome vector.

宿主は、上記発現ベクターで形質転換されたものである。宿主として、原核生物、並びに酵母、糸状真菌、昆虫細胞、動物細胞及び植物細胞等の真核生物のいずれも好適に用いることができる。 The host is one transformed with the above expression vector. As the host, any of prokaryotes and eukaryotes such as yeast, filamentous fungi, insect cells, animal cells and plant cells can be preferably used.

発現ベクターとしては、宿主細胞において自立複製が可能、又は宿主の染色体中への組込みが可能で、本発明に係る核酸を転写できる位置にプロモーターを含有しているものが好適に用いられる。 As the expression vector, a vector capable of autonomous replication in a host cell or integrated into the chromosome of the host and containing a promoter at a position where the nucleic acid according to the present invention can be transcribed is preferably used.

発現ベクターで形質転換された宿主により生産されたクモ糸タンパク質は、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法で単離及び精製することができる。例えば、クモ糸タンパク質が、細胞内に溶解状態で発現した場合には、培養終了後、宿主細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液にけん濁した後、超音波破砕機、フレンチプレス、マントンガウリンホモゲナイザー及びダイノミル等により宿主細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られる上清から、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法、すなわち、溶媒抽出法、硫安等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル(DEAE)−セファロース、DIAION HPA−75(三菱化成社製)等のレジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、S−Sepharose FF(Pharmacia社製)等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の方法を単独又は組み合わせて使用し、精製標品を得ることができる。 Spider silk proteins produced by a host transformed with an expression vector can be isolated and purified by methods commonly used for protein isolation and purification. For example, when spider silk protein is expressed in a lysed state in cells, after the culture is completed, the host cells are collected by centrifugation, turbid in an aqueous buffer, and then an ultrasonic crusher, a French press, or a manton. Crush the host cells with a gaulin homogenizer, dynomil, or the like to obtain a cell-free extract. From the supernatant obtained by centrifuging the cell-free extract, a method usually used for isolating and purifying a protein, that is, a solvent extraction method, a salting-out method using sulfuric acid, a desalting method, or an organic solvent is used. Precipitation method, anion exchange chromatography method using a resin such as diethylaminoethyl (DEAE) -Sepharose, DIAION HPA-75 (manufactured by Mitsubishi Kasei), positive using a resin such as S-Sepharose FF (manufactured by Pharmacia). Ion exchange chromatography method, hydrophobic chromatography method using resins such as butyl Sepharose and phenyl Sepharose, gel filtration method using molecular sieve, affinity chromatography method, chromatofocusing method, electrophoresis method such as isoelectric point electrophoresis Purified preparations can be obtained by using the above methods alone or in combination.

上記クロマトグラフィーとしては、フェニル−トヨパール(東ソー)、DEAE−トヨパール(東ソー)、セファデックスG−150(ファルマシアバイオテク)を用いたカラムクロマトグラフィーが好ましく用いられる。 As the above chromatography, column chromatography using phenyl-toyopearl (Tosoh), DEAE-toyopearl (Tosoh), or Sephadex G-150 (Pharmacia Biotech) is preferably used.

クモ糸タンパク質が細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に宿主細胞を回収後、破砕し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分としてクモ糸タンパク質の不溶体を回収する。回収したクモ糸タンパク質の不溶体は蛋白質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の単離精製法によりクモ糸タンパク質の精製標品を得ることができる。 When the spider silk protein is expressed by forming an insoluble matter in the cell, the host cell is similarly recovered, crushed, and centrifuged to recover the insoluble matter of the spider silk protein as a precipitation fraction. The insoluble form of the recovered spider silk protein can be solubilized with a protein denaturing agent. After the operation, a purified sample of spider silk protein can be obtained by the same isolation and purification method as described above.

クモ糸タンパク質、又はクモ糸タンパク質に糖鎖の付加された誘導体が細胞外に分泌された場合には、培養上清からクモ糸タンパク質又はその誘導体を回収することができる。すなわち、培養物を遠心分離等の手法により処理することにより培養上清を取得し、該培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、精製標品を得ることができる。 When the spider silk protein or a derivative having a sugar chain added to the spider silk protein is secreted extracellularly, the spider silk protein or a derivative thereof can be recovered from the culture supernatant. That is, a purified sample can be obtained by treating the culture by a method such as centrifugation to obtain a culture supernatant, and using the same isolation and purification method as described above from the culture supernatant.

<紡糸>
クモ糸タンパク質は、フィブロインの紡糸に通常使用されている方法で紡糸することができる。例えば、クモ糸タンパク質を溶媒に溶解させた紡糸液を紡糸することにより、クモ糸タンパク質で形成された原料繊維を得ることができる。
<Spinning>
Spider silk proteins can be spun by the methods commonly used for spinning fibroin. For example, by spinning a spinning solution in which a spider silk protein is dissolved in a solvent, a raw material fiber formed of the spider yarn protein can be obtained.

紡糸液は、クモ糸タンパク質に溶媒を加え、紡糸できる粘度に調整して作製する。溶媒は、クモ糸タンパク質を溶解することができるものであればよい。溶媒として、例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)、ヘキサフルオロアセトン(HFA)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ギ酸、尿素、グアニジン、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、臭化リチウム、塩化カルシウム、チオシアン酸リチウム等を含む水溶液等を挙げることができる。 The spinning solution is prepared by adding a solvent to the spider silk protein to adjust the viscosity so that it can be spun. The solvent may be any solvent capable of dissolving the spider silk protein. Solvents include, for example, hexafluoroisopropanol (HFIP), hexafluoroacetone (HFA), dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), formic acid, urea, guanidine, sodium dodecylsulfate (SDS), bromide. Examples thereof include an aqueous solution containing lithium, calcium chloride, lithium thiocyanate and the like.

紡糸液には、必要に応じて無機塩を添加してもよい。無機塩としては、例えば、以下に示すルイス酸とルイス塩基とからなる無機塩が挙げられる。ルイス塩基としては、例えば、オキソ酸イオン(硝酸イオン、過塩素酸イオン等)、金属オキソ酸イオン(過マンガン酸イオン等)、ハロゲン化物イオン、チオシアン酸イオン、シアン酸イオン等が挙げられる。ルイス酸としては、例えば、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン等の金属イオン、アンモニウムイオン等の多原子イオン、錯イオン等が挙げられる。ルイス酸とルイス塩基とからなる無機塩の具体例としては、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、硝酸リチウム、過塩素酸リチウム、及びチオシアン酸リチウム等のリチウム塩、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、硝酸カルシウム、過塩素酸カルシウム、及びチオシアン酸カルシウム等のカルシウム塩、塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄、硝酸鉄、過塩素酸鉄、及びチオシアン酸鉄等の鉄塩、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、硝酸アルミニウム、過塩素酸アルミニウム、及びチオシアン酸アルミニウム等のアルミニウム塩、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、硝酸カリウム、過塩素酸カリウム、及びチオシアン酸カリウム等のカリウム塩、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硝酸ナトリウム、過塩素酸ナトリウム、及びチオシアン酸ナトリウム等のナトリウム塩、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、硝酸亜鉛、過塩素酸亜鉛、及びチオシアン酸亜鉛等の亜鉛塩、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、硝酸マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、及びチオシアン酸マグネシウム等のマグネシウム塩、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、硝酸バリウム、過塩素酸バリウム、及びチオシアン酸バリウム等のバリウム塩、並びに塩化ストロンチウム、臭化ストロンチウム、ヨウ化ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、過塩素酸ストロンチウム、及びチオシアン酸ストロンチウム等のストロンチウム塩が挙げられる。 Inorganic salts may be added to the spinning solution as needed. Examples of the inorganic salt include the following inorganic salts composed of Lewis acid and Lewis base. Examples of the Lewis base include oxoacid ion (nitrate ion, perchlorate ion, etc.), metal oxoacid ion (permanganate ion, etc.), halide ion, thiocyanate ion, cyanate ion, and the like. Examples of the Lewis acid include metal ions such as alkali metal ions and alkaline earth metal ions, polyatomic ions such as ammonium ions, and complex ions. Specific examples of the inorganic salt composed of Lewis acid and Lewis base include lithium salts such as lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium nitrate, lithium perchlorate, and lithium thiocyanate, calcium chloride, and calcium bromide. , Calcium salts such as calcium iodide, calcium nitrate, calcium perchlorate, and calcium thiocyanate, iron chlorides, iron bromide, iron iodide, iron nitrate, iron perchlorate, and iron salts such as iron thiocyanate, Aluminum salts such as aluminum chloride, aluminum bromide, aluminum iodide, aluminum nitrate, aluminum perchlorate, and aluminum thiocyanate, potassium chloride, potassium bromide, potassium iodide, potassium nitrate, potassium perchlorate, and potassium thiocyanate. Potassium salts, sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide, sodium nitrate, sodium perchlorate, and sodium salts such as zinc chloride, zinc bromide, zinc iodide, zinc nitrate, perchloric acid, etc. Zinc and zinc salts such as zinc thiocyanate, magnesium chloride, magnesium bromide, magnesium iodide, magnesium nitrate, magnesium perchlorate, and magnesium salts such as magnesium thiocyanate, barium chloride, barium bromide, barium iodide, Examples thereof include barium salts such as barium nitrate, barium perchlorate, and barium thiocyanate, and strontium salts such as strontium chloride, strontium bromide, strontium iodide, strontium nitrate, strontium perchlorate, and strontium thiocyanate.

紡糸液の粘度は、紡糸方法に応じて適宜設定すればよく、例えば、35℃において100〜15,000cP(センチポイズ)とすることができる。紡糸液の粘度は、例えば京都電子工業社製の商品名“EMS粘度計”を使用して測定することができる。 The viscosity of the spinning liquid may be appropriately set according to the spinning method, and can be, for example, 100 to 15,000 cP (centipoise) at 35 ° C. The viscosity of the spinning liquid can be measured using, for example, the trade name "EMS viscometer" manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.

紡糸方法としては、クモ糸タンパク質を紡糸できる方法であれば特に制限されず、例えば、乾式紡糸、溶融紡糸、湿式紡糸等を挙げることができる。好ましい紡糸方法としては、湿式紡糸を挙げることができる。 The spinning method is not particularly limited as long as it can spin a spider silk protein, and examples thereof include dry spinning, melt spinning, and wet spinning. Wet spinning can be mentioned as a preferable spinning method.

湿式紡糸では、クモ糸タンパク質を溶解させた溶媒を紡糸口金(ノズル)から凝固液(凝固液槽)の中に押出して、凝固液中でクモ糸タンパク質を固めることにより糸の形状の未延伸糸を得ることができる。凝固液としては、脱溶媒できる溶液であればよく、例えば、メタノール、エタノール及び2−プロパノール等の炭素数1〜5の低級アルコール等を挙げることができる。凝固液には、適宜水を加えてもよい。凝固液の温度は、0〜30℃であることが好ましい。紡糸口金として、直径0.1〜0.6mmのノズルを有するシリンジポンプを使用する場合、押し出し速度は1ホール当たり、0.2〜6.0ml/時間が好ましく、1.4〜4.0ml/時間であることがより好ましい。凝固液槽の長さは、脱溶媒が効率的に行える長さがあればよく、例えば、200〜500mmである。未延伸糸の引き取り速度は、例えば、1〜20m/分であってよく、1〜3m/分であることが好ましい。滞留時間は、例えば、0.01〜3分であってよく、0.05〜0.15分であることが好ましい。また、凝固液中で原料繊維を延伸してもよい。低級アルコールの蒸発を抑えるため凝固液を低温に維持し、未延伸糸の状態で引き取ってもよい。凝固液槽は多段設けてもよく、また延伸は必要に応じて、各段、又は特定の段で行ってもよい。 In wet spinning, a solvent in which a spider yarn protein is dissolved is extruded from a spinneret (nozzle) into a coagulation liquid (coagulation liquid tank), and the spider yarn protein is solidified in the coagulation liquid to solidify the undrawn yarn in the shape of a yarn. Can be obtained. The coagulant may be any solution that can be desolvated, and examples thereof include lower alcohols having 1 to 5 carbon atoms such as methanol, ethanol and 2-propanol. Water may be added to the coagulating liquid as appropriate. The temperature of the coagulating liquid is preferably 0 to 30 ° C. When a syringe pump having a nozzle with a diameter of 0.1 to 0.6 mm is used as the spinneret, the extrusion speed is preferably 0.2 to 6.0 ml / hour, and 1.4 to 4.0 ml / hour per hole. More preferably, it is time. The length of the coagulation liquid tank may be as long as it can efficiently remove the solvent, and is, for example, 200 to 500 mm. The take-up speed of the undrawn yarn may be, for example, 1 to 20 m / min, preferably 1 to 3 m / min. The residence time may be, for example, 0.01 to 3 minutes, preferably 0.05 to 0.15 minutes. Further, the raw material fiber may be stretched in the coagulating liquid. In order to suppress the evaporation of the lower alcohol, the coagulation liquid may be kept at a low temperature and taken in the state of undrawn yarn. The coagulation liquid tank may be provided in multiple stages, and stretching may be performed in each stage or in a specific stage, if necessary.

上記の方法で得られた未延伸の原料繊維は、延伸工程を経て延伸糸とすることができる。延伸方法としては、湿熱延伸、乾熱延伸等をあげることができる。 The undrawn raw material fiber obtained by the above method can be made into a drawn yarn through a drawing step. Examples of the stretching method include wet heat stretching and dry heat stretching.

湿熱延伸は、温水中、温水に有機溶剤等を加えた溶液中、スチーム加熱中で行うことができる。温度としては、例えば、50〜90℃であってよく、75〜85℃が好ましい。湿熱延伸では、未延伸の原料繊維を、例えば、1〜10倍延伸することができ、2〜8倍延伸することが好ましい。 Moist heat stretching can be carried out in warm water, in a solution obtained by adding an organic solvent or the like to warm water, or in steam heating. The temperature may be, for example, 50 to 90 ° C, preferably 75 to 85 ° C. In the moist heat stretching, the undrawn raw material fiber can be stretched, for example, 1 to 10 times, preferably 2 to 8 times.

乾熱延伸は、電気管状炉、乾熱板等を使用して行うことができる。温度としては、例えば、140℃〜270℃であってよく、160℃〜230℃が好ましい。乾熱延伸では、未延伸の原料繊維を、例えば、0.5〜8倍延伸することができ、1〜4倍延伸することが好ましい。 Dry heat stretching can be performed using an electric tube furnace, a dry heat plate, or the like. The temperature may be, for example, 140 ° C. to 270 ° C., preferably 160 ° C. to 230 ° C. In the dry heat stretching, the unstretched raw material fiber can be stretched 0.5 to 8 times, preferably 1 to 4 times.

湿熱延伸及び乾熱延伸はそれぞれ単独で行ってもよく、またこれらを多段で、又は組み合わせて行ってもよい。すなわち、一段目延伸を湿熱延伸で行い、二段目延伸を乾熱延伸で行う、又は一段目延伸を湿熱延伸行い、二段目延伸を湿熱延伸行い、更に三段目延伸を乾熱延伸で行う等、湿熱延伸及び乾熱延伸を適宜組み合わせて行うことができる。 Wet heat stretching and dry heat stretching may be performed individually, or they may be performed in multiple stages or in combination. That is, the first-stage stretching is performed by moist heat stretching, the second stage stretching is performed by dry heat stretching, or the first stage stretching is performed by moist heat stretching, the second stage stretching is performed by moist heat stretching, and the third stage stretching is performed by dry heat stretching. Wet heat stretching and dry heat stretching can be appropriately combined.

延伸工程における最終的な延伸倍率は、未延伸の原料繊維に対して、例えば、5〜20倍であり、6〜11倍であることが好ましい。 The final draw ratio in the drawing step is, for example, 5 to 20 times, preferably 6 to 11 times, that of the undrawn raw material fiber.

<原料繊維>
タンパク質繊維の原料繊維は、クモ糸タンパク質を主成分として含む。原料繊維におけるクモ糸タンパク質の割合は、原料繊維の質量を基準として60〜100質量%であってもよい。タンパク質繊維の原料繊維は、長繊維であっても、かかる長繊維を所定の長さにカットして得られる短繊維であってもよい。タンパク質繊維の原料繊維は、無捲縮のものであっても、捲縮加工された捲縮繊維であってもよい。長繊維は、例えば、複数本を束にして、若しくは縒り合されてフィラメント糸等とされてもよい。短繊維は、例えば捲縮加工が施された捲縮繊維とされて、紡績糸等のスパン糸等とされてもよい。
<Raw material fiber>
The raw material fiber of protein fiber contains spider silk protein as a main component. The proportion of spider silk protein in the raw material fiber may be 60 to 100% by mass based on the mass of the raw material fiber. The raw material fiber of the protein fiber may be a long fiber or a short fiber obtained by cutting the long fiber into a predetermined length. The raw material fiber of the protein fiber may be a non-crimped fiber or a crimped fiber. For example, a plurality of long fibers may be bundled or twisted to form a filament yarn or the like. The short fiber may be, for example, a crimped fiber that has been crimped, and may be a spun yarn such as a spun yarn.

原料繊維に対する捲縮加工は、公知の方法が何れも採用可能である。例えば、従来の機械的捲縮方法等を採用できる。捲縮加工は、例えば、原料繊維を沸点未満の水分と接触させること(以下、「接触ステップ」ともいう。)によっても実施可能である。更に、この水分との接触ステップを含む捲縮加工は、水分との接触後(接触ステップ後)の原料繊維を乾燥させること(以下、「乾燥ステップ」ともいう。)を更に含むものであってもよい。 Any known method can be adopted for the crimping process on the raw material fiber. For example, a conventional mechanical crimping method or the like can be adopted. The crimping process can also be carried out, for example, by bringing the raw material fibers into contact with moisture below the boiling point (hereinafter, also referred to as “contact step”). Further, the crimping process including the contact step with moisture further includes drying the raw material fibers after contact with moisture (after the contact step) (hereinafter, also referred to as “drying step”). May be good.

接触ステップで原料繊維に接触させる水分の温度は、沸点未満であればよい。これにより、取扱い性及び捲縮加工の作業性等が向上する。また、捲縮時間を充分に短縮するという観点からは、水分の温度の下限値が、10℃以上であることが好ましく、40℃以上であることがより好ましく、70℃以上であることが更に好ましい。水分の温度の上限値は90℃以下であることが好ましい。 The temperature of the water that comes into contact with the raw material fibers in the contact step may be lower than the boiling point. As a result, handleability, workability of crimping, and the like are improved. Further, from the viewpoint of sufficiently shortening the crimping time, the lower limit of the water temperature is preferably 10 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, and further preferably 70 ° C. or higher. preferable. The upper limit of the temperature of water is preferably 90 ° C. or lower.

接触ステップにおいて、水分を原料繊維に接触させる方法は、特に限定されない。当該方法として、例えば、原料繊維を水分中に浸漬する方法、原料繊維に対して水分を常温で又は加温したスチーム等の状態で噴霧する方法、及び原料繊維を水分蒸気が充満した高湿度環境下に暴露する方法等が挙げられる。これらの方法の中でも、接触ステップにおいては、捲縮時間の短縮化が効果的に図れると共に、加工設備の簡素化等が実現できることから、原料繊維を水分中に浸漬する方法が好ましい。 In the contact step, the method of bringing the moisture into contact with the raw material fiber is not particularly limited. Examples of the method include a method of immersing the raw material fiber in water, a method of spraying the raw material fiber with water at room temperature or in a heated steam state, and a high humidity environment in which the raw material fiber is filled with water vapor. Examples include a method of exposing to the bottom. Among these methods, in the contact step, the method of immersing the raw material fiber in water is preferable because the crimping time can be effectively shortened and the processing equipment can be simplified.

接触ステップにおいて、原料繊維を弛緩させた状態で水分に接触させると、原料繊維が、波打つように縮れてしまうことがあって、捲縮糸を得ることができる。 In the contact step, when the raw material fibers are brought into contact with moisture in a relaxed state, the raw material fibers may be crimped in a wavy manner, and a crimped yarn can be obtained.

乾燥ステップは、接触ステップを経た原料繊維を乾燥するステップである。乾燥は、例えば、自然乾燥でもよく、乾燥設備を使用して強制的に乾燥させてもよい。乾燥設備としては、接触型又は非接触型の公知の乾燥設備がいずれも使用可能である。また、乾燥温度も、例えば、原料繊維に含まれるタンパク質が分解したり、原料繊維が熱的損傷を受けたりする温度よりも低い温度であれば何ら限定されるものではないが、一般には、20〜150℃の範囲内の温度であり、50〜100℃の範囲内の温度であることが好ましい。温度がこの範囲にあることにより、原料繊維の熱的損傷、又は原料繊維に含まれるタンパク質の分解が生ずることなく、原料繊維が、より迅速且つ効率的に乾燥される。乾燥時間は、乾燥温度等に応じて適宜に設定され、例えば、過乾燥による人造フィブロイン繊維の品質及び物性等への影響が可及的に排除され得る時間等が採用される。 The drying step is a step of drying the raw material fibers that have undergone the contact step. The drying may be, for example, natural drying, or forced drying using a drying facility. As the drying equipment, any known contact type or non-contact type drying equipment can be used. Further, the drying temperature is not limited as long as it is lower than, for example, a temperature at which the protein contained in the raw material fiber is decomposed or the raw material fiber is thermally damaged, but in general, 20 The temperature is in the range of ~ 150 ° C, preferably in the range of 50 to 100 ° C. When the temperature is in this range, the raw material fibers are dried more quickly and efficiently without causing thermal damage to the raw material fibers or decomposition of the proteins contained in the raw material fibers. The drying time is appropriately set according to the drying temperature and the like, and for example, a time during which the influence of overdrying on the quality and physical properties of the artificial fibroin fiber can be eliminated as much as possible is adopted.

<アミノ変性シリコーンを含む処理液>
原料繊維の表面に、水及びアミノ変性シリコーンを含む処理液を付着させ、続いて原料繊維の表面に付着した処理液から水を除去することにより、原料繊維と該原料繊維の表面に付着したアミノ変性シリコーンとを含むタンパク質繊維を得ることができる。
<Treatment solution containing amino-modified silicone>
By adhering a treatment liquid containing water and amino-modified silicone to the surface of the raw material fiber and then removing water from the treatment liquid adhering to the surface of the raw material fiber, amino adhering to the surface of the raw material fiber and the raw material fiber. Protein fibers containing modified silicones can be obtained.

一般に、タンパク質を含む繊維の処理のためには、エポキシ変性シリコーンが用いられることが多いが、クモ糸タンパク質を含むタンパク質繊維に関しては、アミノ変性シリコーンを用いることで、優れた風合いを得ることができる。 In general, epoxy-modified silicone is often used for the treatment of protein-containing fibers, but for protein fibers containing spider silk protein, an excellent texture can be obtained by using amino-modified silicone. ..

アミノ変性シリコーンは、ジメチルシリコーン鎖と、ジメチルシリコーン鎖の末端及び/又は側鎖に導入されたアミノ基とを有する化合物であってもよい。好ましいアミノ変性シリコーンは次の一般式(I): The amino-modified silicone may be a compound having a dimethyl silicone chain and an amino group introduced into the terminal and / or side chain of the dimethyl silicone chain. Preferred amino-modified silicones have the following general formula (I):

Figure 2021080571

で表される、側鎖Xにアミノ基を導入してなる化合物である。式(I)中、Rは、それぞれ独立して、―H、―OH、−CH3及び−Si(CH33からなる群より選ばれる一価の基であり、Xは、―(CH2a―NH2(aは0〜3の整数である)、又は、―(CH2a―NH(CH2bNH2(bは1〜3の整数である)を示し、nは1〜1500であり、mは1〜20である。アミノ変性シリコーンが、ジメチルシリコーン鎖の両末端に配置されたアミノ基を有していてもよい。
Figure 2021080571

It is a compound in which an amino group is introduced into the side chain X, which is represented by. In formula (I), R is a monovalent group independently selected from the group consisting of —H, —OH, −CH 3 and −Si (CH 3 ) 3, and X is − (CH). 2 ) a ―NH 2 (a is an integer of 0 to 3) or − (CH 2 ) a ―NH (CH 2 ) b NH 2 (b is an integer of 1 to 3), n Is 1 to 1500 and m is 1 to 20. The amino-modified silicone may have amino groups located at both ends of the dimethyl silicone chain.

アミノ変性シリコーンのアミノ基当量(アミノ基1モル当たりのアミノ変性シリコーンの分子量)は、8000g/mol以下であると好ましく、5000g/mol以下であるとより好ましく、3000g/mol以下であると更に好ましい。アミノ基当量は、100g/mol以上であってもよい。アミノ変性シリコーンの25℃における粘度は、100〜1000Paであることが好ましい。 The amino group equivalent (molecular weight of the amino-modified silicone per mol of amino group) of the amino-modified silicone is preferably 8000 g / mol or less, more preferably 5000 g / mol or less, and further preferably 3000 g / mol or less. .. The amino group equivalent may be 100 g / mol or more. The viscosity of the amino-modified silicone at 25 ° C. is preferably 100 to 1000 Pa.

処理液におけるアミノ変性シリコーンの濃度は、処理液の質量を基準として0.5〜3.0質量%であることが好ましい。アミノ変性シリコーンの濃度が0.5質量%以上であると、特に効果的にタンパク質繊維の風合いが改良される。アミノ変性シリコーンの濃度が3.0質量%以下であると、繊維の絡まりが発生し難い傾向がある。 The concentration of the amino-modified silicone in the treatment liquid is preferably 0.5 to 3.0% by mass based on the mass of the treatment liquid. When the concentration of the amino-modified silicone is 0.5% by mass or more, the texture of the protein fiber is particularly effectively improved. When the concentration of the amino-modified silicone is 3.0% by mass or less, fiber entanglement tends to be less likely to occur.

アミノ変性シリコーンを含む処理液は、アミノ変性シリコーンが水中に分散しているエマルジョンであってもよい。そのため、アミノ変性シリコーンが自己乳化性を有しない場合、処理液に各種界面活性剤などがエマルジョン形成のための乳化剤成分として加えられてもよい。処理液に含まれる界面活性剤は、ノニオン性界面活性剤又はカチオン系界面活性剤のうち少なくとも一方であることが好ましい。 The treatment liquid containing the amino-modified silicone may be an emulsion in which the amino-modified silicone is dispersed in water. Therefore, when the amino-modified silicone does not have self-emulsifying property, various surfactants and the like may be added to the treatment liquid as an emulsifier component for forming an emulsion. The surfactant contained in the treatment liquid is preferably at least one of a nonionic surfactant and a cationic surfactant.

ノニオン性界面活性剤は、主成分を乳化できるものであれば特に限定されず、その例としてはポリオキシアルキレン脂肪族エーテル、及びポリオキシアルキレン芳香族エーテルが挙げられる。好ましい具体例としては、ポリオキシエチレントリデシルアルコールが挙げられる。 The nonionic surfactant is not particularly limited as long as it can emulsify the main component, and examples thereof include polyoxyalkylene aliphatic ether and polyoxyalkylene aromatic ether. Preferred specific examples include polyoxyethylene tridecyl alcohol.

カチオン系界面活性剤としては、第4アンモニウムサルフェート塩、第4級アンモニウムホスフェート塩、及び3級アミン型の界面活性剤が挙げられる。中でも、第4級アンモニウム塩型のカチオン系界面活性剤が好ましい。第4級アンモニウム塩型のカチオン系界面活性剤としては、例えば、アーカード12−37W(商品名、ライオンアクゾ株式会社製)やアーカードT−800(商品名、ライオンアクゾ株式会社製)等の塩化アルキルトリメチルアンモニウムや、アーカード210―80E(商品名、ライオンアクゾ株式会社製)等の塩化ジデシルジメチルアンモニウム、アーカードCB−50(商品名、ライオンアクゾ株式会社製)等の椰子アルキルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等が挙げられる。カチオン界面活性剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the cationic surfactant include a quaternary ammonium sulfate salt, a quaternary ammonium phosphate salt, and a tertiary amine type surfactant. Of these, a quaternary ammonium salt-type cationic surfactant is preferable. Examples of the quaternary ammonium salt type cationic surfactant include alkyl chlorides such as Alucard 12-37W (trade name, manufactured by Lion Axo Co., Ltd.) and Alucard T-800 (trade name, manufactured by Lion Axo Co., Ltd.). Trimethylammonium, didecyldimethylammonium chloride such as Alucard 210-80E (trade name, manufactured by Lion Axo Co., Ltd.), palm alkyldimethylbenzylammonium chloride such as Alucard CB-50 (trade name, manufactured by Lion Axo Co., Ltd.), etc. Can be mentioned. One type of cationic surfactant may be used alone, or two or more types may be used in combination.

処理液は、その他の成分として、例えば、制電剤、その他添加剤、pH調整剤等を含んでいてもよい。これらの種類について特に限定はないが、例えば、以下のようなものがそれぞれあげられる。 The treatment liquid may contain, for example, an antistatic agent, other additives, a pH adjuster and the like as other components. These types are not particularly limited, and examples thereof include the following.

制電剤:炭素数8〜32のアルコール及びこれらの炭素数2〜4のアルキレンオキシド付加物(例えば、付加モル数1〜20)のホスフェート(例えば、ラウリルアルコールのリン酸エステルカリウム塩、ステアリルアルコールのEO2モル付加物のリン酸エステルナトリウム塩、イソステアリルアルコールのEO7モル付加物のリン酸エステルカリウム塩等)、炭素数9〜90の(チオ)ホスファイト(例えば、トリフェニルホスファイト、トリラウリルトリチオホスファイト等)、炭素数8〜32の脂肪酸石鹸(対イオンは、例えばアンモニウム、ナトリウム、カリウム、アンモニア等)(例えば、ラウリン酸アンモニウム石鹸、オレイン酸カリウム石鹸、ヒマシ油ナトリウム石鹸等)、炭素数8〜32のイミダゾリン系化合物(例えば、ラウリルイミダゾリン、オレイルイミダゾリン等)、炭素数8〜32の硫酸エステル類及びその塩(例えば、ラウリルアルコール硫酸エステルナトリウム塩、オレイルアルコール硫酸エステルアンモニウム等)、炭素数8〜32のスルホン酸及びその塩(例えば、ラウリルスルホネートナトリウム塩、ドデシルベンゼンスルホン酸及びそのナトリウム塩、スルホコハク酸ジ−2−エチルヘキシルエステルナトリウム塩等)が挙げられる。制電剤の量は、処理液の合計質量に基づいて、好ましくは10質量%以下である。 Antistatic agent: Alcohols having 8 to 32 carbon atoms and these alkylene oxide adducts having 2 to 4 carbon atoms (for example, 1 to 20 molar additions) phosphates (for example, lauryl alcohol phosphate potassium salt, stearyl alcohol) Sodium phosphate salt of EO2 mol adduct, potassium phosphate salt of EO7 mol adduct of isostearyl alcohol, etc.), (thio) phosphite having 9 to 90 carbon atoms (for example, triphenylphosphite, trilauryl) Trithiophosphite, etc.), fatty acid soap with 8 to 32 carbon atoms (counterions are, for example, ammonium, sodium, potassium, ammonia, etc.) (for example, ammonium laurate soap, potassium oleate soap, sodium castor oil soap, etc.), carbon Imidazoline compounds of number 8 to 32 (eg, lauryl imidazoline, oleyl imidazoline, etc.), sulfate esters having 8 to 32 carbon atoms and salts thereof (eg, sodium lauryl alcohol sulfate, ammonium oleyl alcohol sulfate, etc.), carbon Examples of the sulfonic acid number 8 to 32 and salts thereof (for example, sodium lauryl sulfonate salt, dodecylbenzene sulfonic acid and sodium salt thereof, sodium sulfosuccinate di-2-ethylhexyl ester salt, etc.) can be mentioned. The amount of the antistatic agent is preferably 10% by mass or less based on the total mass of the treatment liquid.

その他添加剤:酸化防止剤(例えば、ヒンダードフェノール系の2,6−ジ−t−ブチルフェノール、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]等、アミン系の2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン等]、紫外線吸収剤(例えば、ベンゾトリアゾール系の2−(3,5−ジ−t−アミル)ヒドロキシフェニル等、ヒンダードアミン系のビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート等)、フッ素化合物(例えば、パーフルオロエタン、パーフルオロオクタン等)、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンが挙げられる。その他の添加剤の量は、処理液の合計質量に基づいて、好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは0.01〜5質量%である。 Other Additives: Antioxidants (eg, hindered phenolic 2,6-di-t-butylphenol, triethylene glycol-bis [3- (3-t-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) propionate) , 1,6-Hexanediol-bis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], etc., amine-based 2,4-bis- (n-octylthio) -6- ( 4-Hydroxy-3,5-di-t-butylanilino) -1,3,5-triazine, etc.], UV absorber (eg, benzotriazole-based 2- (3,5-di-t-amyl) hydroxyphenyl) Etc., hindered amine-based bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, etc.), fluorine compounds (eg, perfluoroethane, perfluorooctane, etc.), polyether-modified polydimethylsiloxane, etc. The amount of other additives is preferably 10% by mass or less, more preferably 0.01 to 5% by mass, based on the total mass of the treatment liquid.

pH調整剤:低級脂肪酸(炭素数2〜8)及びその誘導体(例えば、酢酸、乳酸、塩酸、リンゴ酸、酢酸ナトリウム等)、アンモニア及びアルカリ金属の水酸化物(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなど)が挙げられる。pH調整剤の量は、処理液の合計質量に基づいて、好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。 Acidity regulators: lower fatty acids (2-8 carbon atoms) and derivatives thereof (eg, acetic acid, lactic acid, hydrochloric acid, malic acid, sodium acetate, etc.), ammonia and alkali metal hydroxides (eg, sodium hydroxide, hydroxide) Potassium, lithium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, etc.). The amount of the pH adjuster is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the treatment liquid.

前記制電剤、その他添加剤、pH調整剤等の合計量は、処理液の合計質量に基づいて、好ましくは30質量%以下である。 The total amount of the antistatic agent, other additives, pH adjuster and the like is preferably 30% by mass or less based on the total mass of the treatment liquid.

処理液を調製する方法については、特に限定されず通常の方法が適用可能である。処理液は、水溶液又は水系エマルションであることができる。水系エマルジョンは、例えば攪拌混合による方法又は乳化重合による方法によって得られる。 The method for preparing the treatment liquid is not particularly limited, and a usual method can be applied. The treatment liquid can be an aqueous solution or an aqueous emulsion. The aqueous emulsion is obtained, for example, by a method of stirring and mixing or a method of emulsion polymerization.

アミノ変性シリコーン及びこれを含むエマルジョンは、市場において容易に入手可能であり、合成することも可能である。アミノ変性シリコーンの市販品としては、例えば、SF-8417、BY16-203、BY16-849、BY16-892、FZ-3785又はBY16-890(以上、東レ・ダウコーニングシリコーン社製)、KF-864、KF-860、KF-880、KF-8004、KF-8002、KF-8005、KF-867、KF-869、KF-861、KF-8610(以上、信越化学工業社製)が挙げられる。アミノ変性シリコーンを含むエマルジョンの市販品としては、例えば、POLON-MF-18T、X-51-1264、POLON-MF-33、POLON-MF-23、POLON-MF-56、KM-2002-T、KM-9772、KM-2002-L-1、POLON-MF-14、POLON-MF-14EC、KM-9771、POLON-MF-63(以上、信越化学工業社製)、FZ-4658、IE-4174 EMULSION、IE-7045、SM 7036EX、SM 7060EX、IE-7046T、HV496、SM8701EX、MEM-1997(以上、東レ・ダウコーニングシリコーン社製)、WACKER FC201、WACKER FC218(旭化成ワッカーシリコーン社製)が挙げられる。 Amino-modified silicones and emulsions containing them are readily available on the market and can also be synthesized. Commercially available products of amino-modified silicone include, for example, SF-8417, BY16-203, BY16-849, BY16-892, FZ-3785 or BY16-890 (all manufactured by Toray Dow Corning Silicone), KF-864, Examples thereof include KF-860, KF-880, KF-8004, KF-8002, KF-8005, KF-867, KF-869, KF-861, and KF-8610 (all manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). Commercially available emulsions containing amino-modified silicone include, for example, POLO-MF-18T, X-51-1264, POLO-MF-33, POLO-MF-23, POLO-MF-56, KM-2002-T, KM-9772, KM-2002-L-1, POLO N-MF-14, POLO N-MF-14EC, KM-9771, POLO N-MF-63 (all manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), FZ-4658, IE-4174 EMULSION, IE-7045, SM 7036EX, SM 7060EX, IE-7046T, HV496, SM8701EX, MEM-1997 (above, manufactured by Toray Dow Corning Silicone), WACKER FC201, WACKER FC218 (manufactured by Asahi Kasei Wacker Silicone). ..

処理剤は、希釈剤で希釈されていてもよい。希釈剤としては有機溶媒(例えば、メタノール、エーテル、ヘキサン、トルエン、クロロホルム等)、低粘度鉱物油(10cst/25℃未満、例えば、炭素数10〜15の流動パラフィン等)が使用できる。希釈剤の比率は、希釈剤を含む処理液全体の質量に基づいて、好ましくは20〜90質量%、さらに好ましくは40〜70質量%である。 The treatment agent may be diluted with a diluent. As the diluent, an organic solvent (for example, methanol, ether, hexane, toluene, chloroform, etc.) and low-viscosity mineral oil (for example, liquid paraffin having 10 cst / 25 ° C., for example, liquid paraffin having 10 to 15 carbon atoms) can be used. The ratio of the diluent is preferably 20 to 90% by mass, more preferably 40 to 70% by mass, based on the total mass of the treatment liquid containing the diluent.

アミノ変性シリコーンを含む処理液を付着させる原料繊維は、短繊維又は長繊維であってもよく、無捲縮繊維又は捲縮繊維であってもよい。原料繊維の捲縮加工と同時、又は捲縮加工後に、処理液を原料繊維に付着させてもよい。特に、クモ糸タンパク質を含む捲縮加工前の原料繊維を、アミノ変性シリコーンが水に分散しているエマルジョンである処理液と接触させることで、原料繊維への処理液の付着と原料繊維の捲縮加工とを同時に行うことができる。 The raw material fiber to which the treatment liquid containing the amino-modified silicone is attached may be a short fiber or a long fiber, or may be a non-crimped fiber or a crimped fiber. The treatment liquid may be attached to the raw material fiber at the same time as the crimping process of the raw material fiber or after the crimping process. In particular, by contacting the raw material fiber containing spider silk protein before crimping with a treatment liquid which is an emulsion in which amino-modified silicone is dispersed in water, the treatment liquid adheres to the raw material fiber and the raw material fiber is rolled. Shrinking can be performed at the same time.

処理液を原料繊維に付着させる方法については、特に限定はなく、ディップニップ方式、シャワー状噴射方式等が挙げられる。アミノ変性シリコーンが付着した捲縮糸の場合、加工工程のカード又はローラーを通過する連続生産においても糸切れ、毛羽の増加の発生といった問題が大幅に改善され得る。原料繊維に付着した処理液から、加熱等により水を除去することにより、アミノ変性シリコーンが付着したタンパク質繊維を得ることができる。 The method of adhering the treatment liquid to the raw material fiber is not particularly limited, and examples thereof include a dip nip method and a shower-like injection method. In the case of crimped yarn to which amino-modified silicone is attached, problems such as yarn breakage and increase in fluff can be significantly improved even in continuous production through a card or roller in the processing process. By removing water from the treatment liquid attached to the raw material fiber by heating or the like, a protein fiber to which the amino-modified silicone is attached can be obtained.

クモ糸タンパク質を含む原料繊維にアミノ変性シリコーンを付与することは、タンパク質繊維の各製造工程において、少なくとも1回行われる。すなわち、本実施形態に係る方法は、アミノ変性シリコーンを原料繊維に付与によってタンパク質繊維の風合いを向上させることを備える、タンパク質繊維の加工方法と捉えることもできる。 The application of amino-modified silicone to the raw material fiber containing the spider silk protein is performed at least once in each manufacturing process of the protein fiber. That is, the method according to the present embodiment can be regarded as a method for processing protein fibers, which comprises applying amino-modified silicone to the raw material fibers to improve the texture of the protein fibers.

<紡績糸>
タンパク質繊維が捲縮繊維である場合、これを用いて紡績糸を得る際には一般的な各種の紡績手法が用いられる。紡績糸は、クモ糸タンパク質を含むタンパク質繊維のみからなるものであっても、他の繊維が混紡されたものであってもよい。混紡される他の繊維としては、アクリル繊維、セルロース系繊維、獣毛繊維が挙げられる。混紡される他の繊維は、単独の繊維であってもよいが同種の繊維の組み合わせまたは異種の繊維の組み合わせの複数の繊維であってもよい。
<Spun yarn>
When the protein fiber is a crimped fiber, various general spinning methods are used to obtain a spun yarn using the crimped fiber. The spun yarn may be composed of only protein fibers containing spider silk protein, or may be a blend of other fibers. Examples of other fibers to be blended include acrylic fibers, cellulosic fibers, and animal hair fibers. The other fibers to be blended may be a single fiber, or may be a plurality of fibers in a combination of the same type of fibers or a combination of different types of fibers.

<原料編地>
本実施形態に係るタンパク質繊維は、フィラメント糸又はスパン糸として、例えば、織物、編物、組み物、不織布等に用いられる。
<Raw material knitted fabric>
The protein fiber according to this embodiment is used as a filament yarn or a spun yarn, for example, in a woven fabric, a knitted fabric, a braid, a non-woven fabric, or the like.

また、それらの製品の製造に用いられるフィラメント糸及びスパン糸は、タンパク質繊維のみからなる単独糸、タンパク質繊維と他の繊維とを組み合わせてなる複合糸、又はこれらの組み合わせであることができる。上記単独糸及び上記複合糸としては、フィラメント糸が好適に用いられる。ここでの他の繊維とは、タンパク質を含まない繊維等を意味する。その例としては、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維、キュプラ、レーヨン等の再生繊維、綿、麻等の天然繊維が挙げられる。他の繊維と組み合わせて使用する場合には、タンパク質繊維を含む繊維全量を基準として、タンパク質繊維の含有量が、5質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましい。タンパク質繊維の含有量を上記のような範囲とすることにより、原料編地の収縮工程における収縮率を調整できる。また、複合糸には、例えば、混紡糸、混繊糸、カバーリング糸が含まれる。 Further, the filament yarn and the spun yarn used in the production of these products can be a single yarn composed of only protein fibers, a composite yarn composed of a combination of protein fibers and other fibers, or a combination thereof. Filament yarns are preferably used as the single yarns and the composite yarns. Here, the other fiber means a fiber or the like that does not contain protein. Examples thereof include synthetic fibers such as nylon and polyester, recycled fibers such as cupra and rayon, and natural fibers such as cotton and hemp. When used in combination with other fibers, the content of protein fibers is preferably 5% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, based on the total amount of fibers containing protein fibers. It is more preferably 50% by mass or more. By setting the content of the protein fiber in the above range, the shrinkage rate in the shrinkage step of the raw material knitted fabric can be adjusted. Further, the composite yarn includes, for example, a blended yarn, a mixed fiber yarn, and a covering yarn.

以下、実施例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

1.タンパク質繊維の準備
(1)クモ糸タンパク質をコードする核酸の合成、及び発現ベクターの構築
配列番号2で示されるアミノ酸配列を有するタンパク質(PRT918)をコードする核酸を合成した。この核酸において、5’末端にNdeIサイトを付加し、終止コドン下流にEcoRIサイトを付加した。この核酸をクローニングベクター(pUC118)にクローニングした。その後、同核酸をNdeI及びEcoRIで制限酵素処理して切り出した後、タンパク質発現ベクターpET−22b(+)に組換えて発現ベクターを得た。
1. 1. Preparation of protein fiber (1) Synthesis of nucleic acid encoding spider silk protein and construction of expression vector Nucleic acid encoding protein (PRT918) having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 was synthesized. In this nucleic acid, an NdeI site was added at the 5'end and an EcoRI site was added downstream of the stop codon. This nucleic acid was cloned into a cloning vector (pUC118). Then, the nucleic acid was cut out by restriction enzyme treatment with NdeI and EcoRI, and then recombinant into a protein expression vector pET-22b (+) to obtain an expression vector.

(2)タンパク質の発現
得られたpET22b(+)発現ベクターにより、大腸菌BLR(DE3)を形質転換した。当該形質転換大腸菌を、アンピシリンを含む2mLのLB培地で15時間培養した。当該培養液をアンピシリンを含む100mLのシード培養用培地(表1)にOD600が0.005となるように添加した。培養液温度を30℃に保ち、OD600が5になるまで約15時間のフラスコ培養を行い、シード培養液を得た。
(2) Expression of protein Escherichia coli BLR (DE3) was transformed with the obtained pET22b (+) expression vector. The transformed E. coli was cultured in 2 mL of LB medium containing ampicillin for 15 hours. The culture solution was added to 100 mL of seed culture medium (Table 1) containing ampicillin so that OD 600 was 0.005. The culture solution temperature was maintained at 30 ° C., and flask culture was carried out for about 15 hours until the OD 600 reached 5, to obtain a seed culture solution.

Figure 2021080571
Figure 2021080571

当該シード培養液を500mLの生産培地(表2)を添加したジャーファーメンターにOD600が0.05となるように添加して形質転換大腸菌を植菌した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持するようにした。 The seed culture solution was added to a jar fermenter to which 500 mL of the production medium (Table 2) was added so that the OD 600 was 0.05, and transformed Escherichia coli was inoculated. The temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C., and the cells were cultured at a constant pH of 6.9. Further, the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.

Figure 2021080571
Figure 2021080571

生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液(グルコース455g/1L、Yeast Extract 120g/1L)を1mL/分の速度で添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持するようにし、20時間培養を行った。その後、1Mのイソプロピル−β−チオガラクトピラノシド(IPTG)を培養液に対して終濃度1mMになるよう添加し、目的のタンパク質を発現誘導させた。IPTG添加後20時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。IPTG添加前とIPTG添加後の培養液から調製した菌体を用いてSDS−PAGEを行い、IPTG添加に依存した目的とするタンパク質サイズのバンドの出現により、目的とするタンパク質の発現を確認した。 Immediately after the glucose in the production medium was completely consumed, the feed solution (glucose 455 g / 1 L, Yeast Extract 120 g / 1 L) was added at a rate of 1 mL / min. The temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C., and the cells were cultured at a constant pH of 6.9. The culture was carried out for 20 hours so that the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration. Then, 1 M of isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture solution to a final concentration of 1 mM to induce the expression of the target protein. Twenty hours after the addition of IPTG, the culture solution was centrifuged and the cells were collected. SDS-PAGE was performed using cells prepared from the culture broth before and after the addition of IPTG, and the expression of the target protein was confirmed by the appearance of a band of the target protein size depending on the addition of IPTG.

(3)タンパク質の精製
IPTGを添加してから2時間後に回収した菌体を20mM Tris−HCl buffer(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の菌体を約1mMのPMSFを含む20mMTris−HCl緩衝液(pH7.4)に懸濁させ、高圧ホモジナイザー(GEA Niro Soavi社)で細胞を破砕した。破砕した細胞を遠心分離し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を、高純度になるまで20mMTris−HCl緩衝液(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の沈殿物を100mg/mLの濃度になるように8M グアニジン緩衝液(8Mグアニジン塩酸塩、10mMリン酸二水素ナトリウム、20mMNaCl、1mMTris−HCl、pH7.0)で懸濁し、60℃で30分間、スターラーで撹拌し、溶解させた。溶解後、透析チューブ(三光純薬株式会社製のセルロースチューブ36/32)を用いて水で透析を行った。透析後に得られた白色の凝集タンパク質を遠心分離により回収し、凍結乾燥機で水分を除き、凍結乾燥粉末を回収した。
(3) Purification of protein The cells collected 2 hours after the addition of IPTG were washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4). The washed cells were suspended in 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) containing about 1 mM PMSF, and the cells were disrupted with a high-pressure homogenizer (GEA Niro Soavi). The crushed cells were centrifuged to obtain a precipitate. The resulting precipitate was washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) until high purity. The washed precipitate was suspended in 8M guanidine buffer (8M guanidine hydrochloride, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl, pH 7.0) to a concentration of 100 mg / mL and 30 at 60 ° C. Stir for minutes with a stirrer to dissolve. After dissolution, dialysis was performed with water using a dialysis tube (cellulose tube 36/32 manufactured by Sanko Junyaku Co., Ltd.). The white aggregated protein obtained after dialysis was recovered by centrifugation, water was removed by a lyophilizer, and the lyophilized powder was recovered.

(4)紡糸液の調製
タンパク質(PRT918)の凍結乾燥粉末を濃度26質量%となるようにギ酸に加え、これを40℃で1時間の加熱により溶解させて、濃度26質量%のタンパク質溶液を得た。タンパク質溶液から不要物と泡を取り除き、紡糸液とした。
(4) Preparation of Spinning Solution A lyophilized powder of protein (PRT918) was added to formic acid to a concentration of 26% by mass, and this was dissolved by heating at 40 ° C. for 1 hour to prepare a protein solution having a concentration of 26% by mass. Obtained. Unnecessary substances and bubbles were removed from the protein solution to prepare a spinning solution.

(5)紡糸
得られた紡糸液をリザーブタンクに充填し、リザーブタンクに接続された0.1又は0.2mm径のモノホールノズルから、ギアポンプを用いて、100質量%メタノールを含む凝固浴槽中へ向けて紡糸液を吐出させて、凝固した紡糸液からなる原料繊維を形成させた。吐出量を0.01〜0.08mL/分に調整した。原料繊維を100質量%メタノールを含む洗浄浴槽中で洗浄及び延伸した。洗浄及び延伸された原糸を、乾熱板上で乾燥し、乾燥後のタンパク質繊維の原糸(原料繊維)を巻き取った。
(5) Spinning The obtained spinning liquid is filled in a reserve tank, and a 0.1 or 0.2 mm diameter monohole nozzle connected to the reserve tank is used in a coagulation bath containing 100% by mass of methanol using a gear pump. The spinning liquid was discharged toward the surface to form a raw material fiber composed of the solidified spinning liquid. The discharge rate was adjusted to 0.01 to 0.08 mL / min. The raw material fibers were washed and stretched in a washing bath containing 100% by mass methanol. The washed and stretched raw yarn was dried on a drying plate, and the dried raw yarn of protein fiber (raw material fiber) was wound up.

2.原料繊維への処理液付着
アミノ変性シリコーンを含む下記のシリコーンエマルジョン(信越化学工業株会社製)、を、表3に示す実施例1〜7又は比較例2、3の処理液として準備した。実施例5〜7の処理液は、シリコーンエマルジョンBを表3に示す濃度となるように水で希釈することで準備した。表3に示す濃度は、処理液の質量を基準とするシリコーン油剤の濃度である。
シリコーンエマルジョンA:POLON-MF14
シリコーンエマルジョンB:POLON-MF14EC
シリコーンエマルジョンC:KM-9771
シリコーンエマルジョンD:POLON-MF-63
シリコーンエマルジョンE:POLON-MF-18T
シリコーンエマルジョンF:X-51-1264
2. Adhesion of Treatment Liquid to Raw Material Fiber The following silicone emulsion (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) containing amino-modified silicone was prepared as the treatment liquid of Examples 1 to 7 or Comparative Examples 2 and 3 shown in Table 3. The treatment liquids of Examples 5 to 7 were prepared by diluting the silicone emulsion B with water so as to have the concentration shown in Table 3. The concentration shown in Table 3 is the concentration of the silicone oil agent based on the mass of the treatment liquid.
Silicone emulsion A: POLO N-MF14
Silicone emulsion B: POLO N-MF14EC
Silicone emulsion C: KM-9771
Silicone emulsion D: POLO-MF-63
Silicone emulsion E: POLO N-MF-18T
Silicone emulsion F: X-51-1264

表3に示す官能基当量は、アミノ基又はエポキシ基1molあたりの変性シリコーンの分子量(アミノ基当量又はエポキシ基当量)であり、以下の分類に従って示されている。
高:10000g/mol以上
中:3000g/molを超えて10000g/mol未満
低:3000g/mol以下
The functional group equivalent shown in Table 3 is the molecular weight (amino group equivalent or epoxy group equivalent) of the modified silicone per 1 mol of amino group or epoxy group, and is shown according to the following classification.
High: 10000 g / mol or more Medium: More than 3000 g / mol and less than 10000 g / mol Low: 3000 g / mol or less

表3に示すイオン性は、処理液に含まれる界面活性剤の種類を示す。 The ionicity shown in Table 3 indicates the type of surfactant contained in the treatment liquid.

クモ糸タンパク質を含む原料繊維を切断して、短繊維を得た。得られた短繊維を各処理液に投入し、シリコーンが繊維全体にいきわたるように穏やかに処理液をかき混ぜた。これにより、短繊維の表面にシリコーンが付着するとともに、短繊維が捲縮した。処理液から回収した短繊維を、軽くしぼってから、脱水機により脱水した。次いで、短繊維を40℃、60%RHの恒温恒湿条件下で18時間かけて乾燥して、シリコーンが付着したタンパク質繊維の短繊維を得た。比較例1は、シリコーンが付着していない原料繊維である。 Raw fiber containing spider silk protein was cut to obtain short fiber. The obtained short fibers were put into each treatment liquid, and the treatment liquid was gently stirred so that the silicone spreads over the entire fibers. As a result, silicone adhered to the surface of the short fibers and the short fibers were crimped. The short fibers recovered from the treatment liquid were lightly squeezed and then dehydrated by a dehydrator. Then, the short fibers were dried under constant temperature and humidity conditions of 40 ° C. and 60% RH for 18 hours to obtain short fibers of protein fibers to which silicone was attached. Comparative Example 1 is a raw material fiber to which silicone is not attached.

3.評価
風合い
以下の基準により、比較例1の未処理の原料繊維と比較した各タンパク質繊維の風合い向上の程度を官能評価した。
◎:風合いの向上が非常に強く感じられる
〇:風合いの向上が強く感じられる
△:風合いの向上がわずかに感じられる
3. 3. Evaluation Texture Based on the following criteria, the degree of improvement in texture of each protein fiber compared with the untreated raw material fiber of Comparative Example 1 was sensory evaluated.
◎: The improvement of texture is felt very strongly 〇: The improvement of texture is strongly felt △: The improvement of texture is slightly felt

カード通過性
実施例5〜7及び比較例1、3のタンパク質繊維を、カーディングのための櫛を通過させた。実施例5、6の短繊維はスムーズに櫛を通過した。比較例1のタンパク質繊維(未処理の原料繊維)の場合、繊維の破断が発生した。比較例3のタンパク質繊維の場合、繊維の絡まりが発生した。
Card Passability The protein fibers of Examples 5-7 and Comparative Examples 1 and 3 were passed through a comb for carding. The short fibers of Examples 5 and 6 passed through the comb smoothly. In the case of the protein fiber (untreated raw material fiber) of Comparative Example 1, fiber breakage occurred. In the case of the protein fiber of Comparative Example 3, entanglement of the fiber occurred.

Figure 2021080571
Figure 2021080571

Claims (6)

クモ糸タンパク質を含む原料繊維と、該原料繊維の表面に付着したアミノ変性シリコーンと、を含む、タンパク質繊維。 A protein fiber containing a raw material fiber containing a spider silk protein and an amino-modified silicone adhering to the surface of the raw material fiber. 前記アミノ変性シリコーンのアミノ基当量が8000g/mol以下である、請求項1に記載のタンパク質繊維。 The protein fiber according to claim 1, wherein the amino-modified silicone has an amino group equivalent of 8000 g / mol or less. 捲縮繊維である、請求項1又は2に記載のタンパク質繊維。 The protein fiber according to claim 1 or 2, which is a crimped fiber. クモ糸タンパク質を含む原料繊維の表面に、水及びアミノ変性シリコーンを含む処理液を付着させる工程と、
前記原料繊維の表面に付着した前記処理液から水を除去して、前記原料繊維と該原料繊維の表面に付着した前記アミノ変性シリコーンとを含むタンパク質繊維を得る工程と、
を備える、タンパク質繊維の製造方法。
A step of adhering a treatment liquid containing water and amino-modified silicone to the surface of a raw material fiber containing spider silk protein, and
A step of removing water from the treatment liquid adhering to the surface of the raw material fiber to obtain a protein fiber containing the raw material fiber and the amino-modified silicone adhering to the surface of the raw material fiber.
A method for producing a protein fiber.
前記処理液における前記アミノ変性シリコーンの濃度が、前記処理液の質量を基準として0.5〜3.0質量%である、請求項4に記載のタンパク質繊維の製造方法。 The method for producing a protein fiber according to claim 4, wherein the concentration of the amino-modified silicone in the treatment liquid is 0.5 to 3.0% by mass based on the mass of the treatment liquid. 前記処理液が、ノニオン性界面活性剤又はカチオン性界面活性剤のうち少なくとも一方を更に含む、請求項4又は5に記載のタンパク質繊維の製造方法。 The method for producing a protein fiber according to claim 4 or 5, wherein the treatment liquid further contains at least one of a nonionic surfactant and a cationic surfactant.
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