(57)【要約】  構造タンパク質と、金属原子及び有機基を有する金属化合物と、溶媒と、を含む、ドープ液。
2019066037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造タンパク質と、金属原子及び有機基を有する金属化合物と、溶媒と、を含む、ドープ液。
【請求項２】
前記金属原子の価数が、２〜６価である、請求項１に記載のドープ液。
【請求項３】
前記金属原子が、チタン、ジルコニウム、クロム、モリブデン、及びタングステンからなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１又は２に記載のドープ液。
【請求項４】
前記ドープ液の粘度が、３，０００ｍＰａ・ｓｅｃ以上６０，０００ｍＰａ・ｓｅｃ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のドープ液。
【請求項５】
前記金属化合物の含有量が、前記構造タンパク質１当量に対して０．５当量以上２０当量以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のドープ液。
【請求項６】
前記溶媒が、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、１,３−ジメチル−２−イミダゾリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、アセトニトリル、Ｎ−メチルモルホリンＮ−オキシド、水、及びヘキサフルオロイソプロノールからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のドープ液。
【請求項７】
前記ドープ液が、無機塩をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のドープ液。
【請求項８】
前記無機塩が、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、及びアルカリ土類金属硝酸塩からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項７に記載のドープ液。
【請求項９】
前記構造タンパク質が、絹フィブロイン、クモ糸フィブロイン、コラーゲン、レシリン、エラスチン、及びケラチンからなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のドープ液。
【請求項１０】
前記構造タンパク質が、クモ糸フィブロインである、請求項１〜９のいずれか１項に記載のドープ液。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のドープ液を使用した構造タンパク質繊維の製造方法であって、
前記ドープ液を凝固液中に押し出して凝固させる凝固工程を含む、構造タンパク質繊維の製造方法。
【請求項１２】
前記凝固工程を経て得られた構造タンパク質繊維を乾熱処理する乾熱工程を更に含む、請求項１１に記載の構造タンパク質繊維の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のドープ液の凝固物を含む製品であって、
長繊維、短繊維、糸、紡績糸、フィラメント、フィルム、発泡体、球体、ナノフィブリル、ヒドロゲル、樹脂、紙及びそれらの等価物からなる群から選択される、製品。
【請求項１４】
クモ糸フィブロイン及び金属原子を含む構造タンパク質繊維。
【請求項１５】
前記金属原子が前記クモ糸フィブロインと結合している、請求項１４に記載の構造タンパク質繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドープ液及びそれを用いた製品に関する。本発明はまた、構造タンパク質繊維及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、構造タンパク質繊維として、再生絹繊維である絹フィブロイン繊維、人工クモ糸繊維等が知られている。これらの製造方法もいくつか提案されている。例えば、絹フィブロインを含む構造タンパク質を無機塩及びジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の溶解性に優れた極性溶媒に溶解させて構造タンパク質繊維を製造する方法（特許文献１）や、天然型クモ糸構造タンパク質由来の構造タンパク質繊維を湿熱における一段目延伸と乾熱における２段目延伸で延伸することにより、３５０ＭＰａ以上の応力を有する構造タンパク質繊維を製造する方法が提案されている（特許文献２）。さらに、構造タンパク質繊維をカルボジイミドやグルタルアルデヒド等の架橋剤と反応させて応力を向上させる方法も提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０６５６５１号
【特許文献２】特開２０１４−１２９６３９号公報
【特許文献３】国際公開第２０１２／１６５４７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多様な用途への展開のため、更に高い応力を有する構造タンパク質繊維が求められている。【０００５】
本発明は、高い応力を有する構造タンパク質繊維の製造に有用なドープ液を提供することを目的とする。また、本発明は、高い応力を有する構造タンパク質繊維を容易に製造することが可能な、構造タンパク質の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、上記ドープ液を用いて形成された製品、特に、高い応力を有する構造タンパク質繊維を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題に対して鋭意検討を重ねた結果、有機基を有する金属化合物と構造タンパク質とを含むドープ液を用いることで、応力の向上した構造タンパク質繊維を製造することが可能となることを初めて見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、例えば、以下の各発明に関する。【０００７】
本発明の一側面は、構造タンパク質と、金属原子及び有機基を有する金属化合物と、溶媒と、を含む、ドープ液に関する。【０００８】
一態様において、金属原子の価数は、２〜６価であってよい。【０００９】
一態様において、金属原子は、チタン、ジルコニウム、クロム、モリブデン、及びタングステンからなる群から選ばれる少なくとも１種であってよい。【００１０】
一態様において、ドープ液の粘度は、３，０００ｍＰａ・ｓｅｃ以上６０，０００ｍＰａ・ｓｅｃ以下であってよい。【００１１】
一態様において、金属化合物の含有量は、構造タンパク質１当量に対して０．５当量以上２０当量以下であってよい。【００１２】
一態様において、溶媒は、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、１，３−ジメチル−２−イミダゾリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、アセトニトリル、Ｎ−メチルモルホリンＮ−オキシド、水、及びヘキサフルオロイソプロノールからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むものであってよい。【００１３】
一態様において、ドープ液は、無機塩をさらに含んでよい。【００１４】
一態様において、無機塩は、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、及びアルカリ土類金属硝酸塩からなる群より選ばれる少なくとも１種であってよい。【００１５】
一態様において、構造タンパク質は、絹フィブロイン、クモ糸フィブロイン、コラ−ゲン、レシリン、エラスチン、及びケラチンからなる群より選ばれる少なくとも１種であってよい。【００１６】
一態様において、構造タンパク質は、クモ糸フィブロインであってよい。【００１７】
本発明の他の一側面は、上記ドープ液を凝固液中に押し出して凝固させる凝固工程を含む、構造タンパク質繊維の製造方法に関する。【００１８】
一態様に係る構造タンパク質繊維の製造方法は、凝固工程を経て得られた構造タンパク質繊維を乾熱処理する乾熱工程を更に含んでよい。【００１９】
本発明の他の一側面は、上記ドープ液の凝固物を含む製品に関する。この製品は、長繊維、短繊維、糸、紡績糸、フィラメント、フィルム、発泡体、球体、ナノフィブリル、ヒドロゲル、樹脂、紙及びそれら等価物からなる群から選択されてよい。【００２０】
本発明の他の一側面は、クモ糸フィブロインと、当該クモ糸フィブロインに結合した金属原子と、を含む構造タンパク質繊維に関する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高い応力を有する構造タンパク質繊維の製造に有用なドープ液を提供することができる。また、本発明は、高い応力を有する構造タンパク質繊維を容易に製造することが可能な、構造タンパク質の製造方法を提供することができる。また、本発明は、上記ドープ液を用いて形成された製品、特に、高い応力を有する構造タンパク質繊維を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】構造タンパク質繊維を製造するための紡糸装置の一例を示す概略図である。
【図２】構造タンパク質繊維を加熱処理に供するための加熱装置の一例を示す概略図である。
【図３】溶液中における構造タンパク質の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルの図である。
【図４】溶液中における構造タンパク質の１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルの図である。
【図５】ＳＥＭ−ＥＤＳエネルギー分散型Ｘ線分光法による、構造タンパク質繊維の元素分析の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、場合により図面を参照しつつ、本発明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。
【００２４】
＜ドープ液＞
本実施形態に係るドープ液は、構造タンパク質と、金属原子及び有機基を有する金属化合物と、溶媒と、を含む。本実施形態に係るドープ液は、構造タンパク質及び金属化合物を溶媒に溶解させたドープ液ということもできる。
【００２５】
ドープ液に含まれる溶媒の種類は、特に限定されず、構造タンパク質の種類等によって適宜選択すれば良い。溶媒としては、構造タンパク質を溶解することのできるものであればいずれも使用することができ、例えば、非プロトン性溶媒、プロトン性溶媒等を挙げることができる。非プロトン性溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）、１，３−ジメチル−２−イミダゾリドン（ＤＭＩ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、アセトニトリル、Ｎ−メチルモルホリンＮ−オキシド（ＮＭＯ）等、又はこれらの組み合わせであってもよい。プロトン性溶媒としては、例えば、水、ヘキサフルオロイソプロノール（ＨＦＩＰ）等が挙げられる。本実施形態においては、非プロトン性溶媒が好ましい。
【００２６】
＜金属化合物＞
本実施形態に係る金属化合物は、金属原子及び有機基を有する。なお、本実施形態において有機基とは、有機化合物から水素原子の一部を除いた原子団、又は、金属原子と錯体を形成する有機配位子を示す。
【００２７】
金属原子としては、第１族元素のアルカリ金属元素、第２族元素、第４族元素、第５族元素、第６族元素、第７族元素、第８族元素、第９族元素、第１０族元素、第１１族元素、第１２族元素の金属元素等を挙げることができる。金属原子の種類は、特に限定されないが、チタン、ジルコニウム、クロム、モリブデン、タングステン等が好ましく、チタン、ジルコニウム、クロムが更に好ましい。
【００２８】
金属原子の価数は１〜６価であればよく、２〜６価であってよく、３〜６価であってよく、３〜４価であってよく、４〜６価であってもよい。
【００２９】
第１族元素としては、リチウム（Ｉ）（Ｌｉ＋）、ナトリウム（Ｉ）（Ｎａ＋）、カリウム（Ｉ）（Ｋ＋）、ルビジウム（Ｉ）（Ｒｂ＋）、セシウム（Ｉ）（Ｃｓ＋）、フランシウム（Ｉ）（Ｆｒ＋）等が挙げられる。第２族元素としては、ベリリウム（Ｉ）（Ｂｅ＋）、ベリリウム（ＩＩ）（Ｂｅ２＋）、ベリリウム（ＩＩＩ）（Ｂｅ３＋）、マグネシウム（Ｉ）（Ｍｇ＋）、マグネシウム（ＩＩ）（Ｍｇ２＋）、カルシウム（Ｉ）（Ｃａ＋）、カルシウム（ＩＩ）（Ｃａ２＋）、ストロンチウム（Ｉ）（Ｓｒ＋）、ストロンチウム（ＩＩ）（Ｓｒ２＋）、バリウム（ＩＩ）（Ｂａ２＋）等が挙げられる。第４族元素としては、チタン（Ｉ）（Ｔｉ＋）、チタン（ＩＩ）（Ｔｉ２＋）、チタン（ＩＩＩ）（Ｔｉ３＋）、チタン（ＩＶ）（Ｔｉ４＋）、ジルコニウム（ＩＶ）（Ｚｒ４＋）、ハフニウム（ＩＶ）（Ｈｆ４＋）等が挙げられる。第５族元素としては、バナジウム（Ｉ）（Ｖ＋）、バナジウム（ＩＩ）（Ｖ２＋）、バナジウム（Ｖ）（Ｖ５＋）、ニオブ（Ｖ）（Ｎｂ５＋）、タンタル（Ｖ）（Ｔａ５＋）等が挙げられる。第６族元素としては、クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ３＋）、クロム（ＶＩ）（Ｃｒ６＋）、モリブデン（Ｉ）（Ｍｏ＋）、モリブデン（ＩＩ）（Ｍｏ２＋）、モリブデン（ＩＩＩ）（Ｍｏ３＋）、モリブデン（ＩＶ）（Ｍｏ４＋）、モリブデン（Ｖ）（Ｍｏ５＋）、モリブデン（ＶＩ）（Ｍｏ６＋）、タングステン（ＶＩ）（Ｗ６＋）等が挙げられる。第７族元素としては、マンガン（ＩＩ）（Ｍｎ２＋）、マンガン（ＩＶ）（Ｍｎ４＋）等が挙げられる。第８族元素としては、鉄（ＩＩ）（Ｆｅ２＋）、鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ３＋）、ルテニウム（ＩＩ）（Ｒｕ２＋）、ルテニウム（ＩＩＩ）（Ｒｕ３＋）、ルテニウム（ＩＶ）（Ｒｕ４＋）等が挙げられる。第９族元素としては、コバルト（ＩＩＩ）（Ｃｏ３＋）等が挙げられる。第１０族元素としては、ニッケル（ＩＩ）（Ｎｉ２＋）、パラジウム（ＩＩ）（Ｐｄ２＋）、白金（ＩＩ）（Ｐｔ２＋）等が挙げられる。第１１族元素としては、銅（Ｉ）（Ｃｕ＋）、銅（ＩＩ）（Ｃｕ２＋）、銀（Ｉ）（Ａｇ＋）、金（Ｉ）（Ａｕ＋）、金（ＩＩＩ）（Ａｕ３＋）等が挙げられる。第１２族元素としては、亜鉛（ＩＩ）（Ｚｎ２＋）等が挙げられる。第１３族元素としては、アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌ３＋）、ガリウム（ＩＩＩ）（Ｇａ３＋）、インジウム（ＩＩＩ）（Ｉｎ３＋）、タリウム（Ｉ）（Ｔｌ＋）、タリウム（ＩＩＩ）（Ｔｌ３＋）等が挙げられる。第１４族元素としては、スズ（ＩＶ）（Ｓｎ４＋）、鉛（ＩＩ）（Ｐｂ２＋）等が挙げられる。第１５族元素としては、ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ３＋）等が挙げられる。
【００３０】
金属化合物が金属原子と有機配位子とを有する化合物である場合、有機配位子としては、例えば単座配位子、多座配位子が挙げられる。多座配位子としては、例えば、二座配位子、三座配位子、六座配位子が挙げられる。配位子としては、例えば、シクロペンタジエニルアニオン、アセチルアセトナート（以下、「ａｃａｃ」と称する。）、エチレンジアミン、グリシン、シュウ酸、２，２’−ビピリジン、１，２−（ビスホスフィノ）エタン、グリシナト、ジエチレントリアミン、エチレンジアミンテトラアセタト等が挙げられる。
【００３１】
金属化合物は、例えば、金属キレート、金属アルコキシド、メタロセン等であってもよい。金属キレートの配位子は特に限定されず、使用する溶媒に合わせて適宜選択すればよい。
【００３２】
金属キレートとしては、金属アセチルアセトナート等が挙げられる。金属アセチルアセトナートの例としては、リチウムアセチルアセトナート（Ｌｉ（ａｃａｃ））、カリウムアセチルアセトナート（Ｋ（ａｃａｃ））、ナトリウムアセチルアセトナート（Ｎａ（ａｃａｃ））、ルビジウムアセチルアセトナート（Ｒｂ（ａｃａｃ））、セシウムアセチルアセトナート（Ｃｓ（ａｃａｃ））、ベリリウム（ＩＩ）アセチルアセトナート（Ｂｅ（ａｃａｃ）２）、マグネシウム（ＩＩ）アセチルアセトナート（Ｍｇ（ａｃａｃ）２）、カルシウム（ＩＩ）アセチルアセトナート（Ｃａ（ａｃａｃ）２）、ビス（アセチルアセトナート）ジアクアストロンチウム（ＩＩ）（Ｓｒ（ａｃａｃ）２（Ｈ２Ｏ）２）、ビス（アセチルアセトナート）ジアクアバリウム（ＩＩ）（Ｂａ（ａｃａｃ）２（Ｈ２Ｏ）２）、バリウム（ＩＩ）ヘキサフルオロアセチルアセトナート、チタニウム（ＩＶ）アセチルアセトナート（Ｔｉ（ａｃａｃ）４）、チタニウム（ＩＶ）オキシアセチルアセトナート、チタニウム（ＩＶ）（ジイソプロポキシド）ビス（アセチルアセトナート）、ヘキサクロロチタン酸ビス［トリス（アセチルアセトナート）チタン（ＩＶ）］、ジルコニウム（ＩＶ）アセチルアセトナート（Ｚｒ（ａｃａｃ）４）、ジルコニウム（ＩＶ）トリブトキシモノアセチルアセトナート、ジルコニウム（ＩＶ）ジブトキシビス（エチルアセトアセテート）、バナジウム（ＩＶ）ビス（アセチルアセトナート）オキシド、バナジウム（ＩＶ）オキシアセチルアセトナート、ニオブトリアセチルアセトナート、タンタル（Ｉ）アセチルアセトナート（Ｔａ（ａｃａｃ））、クロム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（Ｃｒ（ａｃａｃ）４）、ビス（２，４−ペンタンジオナト）モリブデン（ＶＩ）ジオキシド、タングステン（ＩＩ）ビス（アセチルアセトナート）、マンガン（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（Ｍｎ（ａｃａｃ）３）、鉄（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（Ｆｅ（ａｃａｃ）３）、ルテニウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（Ｒｕ（ａｃａｃ）３）、コバルト（ＩＩ）アセチルアセトナート（Ｃｏ（ａｃａｃ）２）、ロジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート、イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート、ニッケル（ＩＩ）アセチルアセトナート（Ｎｉ（ａｃａｃ）２）、パラジウム（ＩＩ）アセチルアセトナート（Ｐｄ（ａｃａｃ）２）、白金（ＩＩ）アセチルアセトナート（Ｐｔ（ａｃａｃ）２）、銅（ＩＩ）アセチルアセトナート（Ｃｕ（ａｃａｃ）２）、ビニルトリエチルシラン（ヘキサフルオロアセチルアセトナート）銀（Ｉ）、ジメチルアセチルアセトナート金（ＩＩＩ）、ジメチル（トリフルオロアセチルアセトナート）金（ＩＩＩ）、亜鉛（ＩＩ）アセチルアセトナート（Ｚｎ（ａｃａｃ）２）、アルミニウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（Ａｌ（ａｃａｃ）３）、ガリウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート、インジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート、タリウム（Ｉ）アセチルアセトナート、スズ（ＩＶ）アセチルアセトナートジクロリド、鉛（ＩＩ）アセチルアセトナート、及びビスマス（ＩＩＩ）−２，４−ペンタンジオネート等が挙げられる。
【００３３】
金属アルコキシドの例としては、リチウムメトキシド、リチウムイソプロポキシド、リチウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド、リチウム−ｔｅｒｔ−ペントキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド、セシウムエトキシド、マグネシウムエトキシド、カルシウムメトキシド、ストロンチウム（ＩＶ）オキシイソプロポキシド、バリウムエトキシド、チタン（ＩＶ）イソプロポキシド、チタン（ＩＶ）テトラプロポキシド、ジルコニウム（ＩＶ）テトラノルマルプロポキシド、ジルコニウムテトラノルマルブトキシド、ハフニウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド、バナジウム（ＩＶ）オキシイソプロポキシド、ニオブ（Ｖ）エトキシド、タンタル（Ｖ）エトキシド、タンタル（Ｖ）ブトキシド、クロム（ＩＩＩ）テトラブトキシド、タングステン（ＶＩ）エトキシド、マンガンメトキシド、鉄（ＩＩＩ）エトキシド、コバルト（ＩＩ）イソプロポキシド、ニッケル２−メトキシエトキシド、白金エトキシド、銅（ＩＩ）エトキシド、トリメトキシアルミニウム、アルミニウムエトキシド、ガリウムエトキシド、スズ（ＩＩ）エトキシド、テトラノルマルブトキシスズ（ＩＶ）、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシスズ（ＩＶ）、又はビスマス（ＩＶ）ノルマルブトキシド等が挙げられる。
【００３４】
メタロセンの例としては、チタノセンジクロリド（Ｔｉ（Ｃ６Ｈ５）２Ｃｌ２）、ジルコノセンジクロリド（Ｚｒ（Ｃ６Ｈ５）２Ｃｌ２）、トリクロロ（シクロペンタジエニル）ジルコニウム（ＩＶ）、ビス（ペンタメチルシクロペンタジエニル）ジルコニウム（ＩＶ）ジクロリド、ジルコノセンクロリドヒドリド、トリクロロ（シクロペンタジエニル）チタニウム（ＩＶ）、ビス（シクロペンタジエニル）ジメチルジルコニウム（ＩＶ）、バナジノセンジクロリド、クロモセン、フェロセン、１，１‘−ビス（ジ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィノ）フェロセン、１，１‘−ビス（ジイソプロピルホスフィノ）フェロセン、シクロペンテニルフェロセン、ルテノセン、シクロペンタジエニルビス（トリフェニルホスフィン）ルテニウム（ＩＩ）クロリド、シクロペンタジエニル（ジメチルフマラート）（トリエチルホスファイト）コバルト（Ｉ）、シクロペンタジエニルタリウム、コバルトセン（ＩＩＩ）ヘキサフルオロホスファート、シクロペンタジエニルコバルトジカルボニル、ニッケロセン等が挙げられる。
【００３５】
ドープ液の調整方法は、特に限定されないが、通常、ドープ液は、構造タンパク質と、金属化合物と、必要によりその他の成分と、を溶媒に溶解させることを含む方法により、調製される。ドープ液は、ある程度の時間、撹拌又は振とうしてもよい。その際、ドープ液は、必要により加熱してもよい。例えば、ドープ液は、５０℃以上、６０℃以上、７０℃以上、８０℃以上、９０℃以上、又は１２０℃以上に加熱してもよい。加熱温度の上限は、特に制限されないが、通常、１３０℃以下、又は８５℃程度で十分である。
【００３６】
ドープ液の粘度は、紡糸可能な粘度であれば特に限定する必要はないが、工業的生産性を考慮すると、３，０００〜７０，０００ｍＰａ・ｓｅｃ、３，０００〜６０，０００ｍＰａ・ｓｅｃが好ましく、３，０００〜５５，０００ｍＰａ・ｓｅｃがより好ましく、３，０００〜５０，０００ｍＰａ・ｓｅｃがさらに好ましい。
【００３７】
ドープ液に含まれる金属化合物の量は、特に限定されず、構造タンパク質の分子量、構造タンパク質の濃度等に応じて適宜に決定すればよい。例えば、金属化合物の含有量は、構造タンパク質１当量に対して０．５当量以上、１当量以上、２当量以上、３当量以上、４当量以上、５当量以上、６当量以上、７当量以上、１０当量以上、１３当量以上、１５当量以上、１７当量以上、２０当量以上等であってよい。金属化合物の含有量は、ゲル化が生じない濃度であればよく、使用する構造タンパク質の分子量に応じて適宜決定することができる。また、金属化合物の含有量は、構造タンパク質１当量に対して、例えば２８当量以下、２６当量以下、２４当量以下又は２０当量以下であってよい。ここで、金属化合物の当量は、構造タンパク質１当量（ｍｏｌ）に対する金属化合物に含まれる金属原子の量（ｍｏｌ）の比率を意味する。
【００３８】
ドープ液における構造タンパク質の濃度は、特に限定されず、例えば、ドープ液の質量を基準として、１０質量％以上、１５質量％以上、１７質量％以上、２０質量％以上、２２質量％以上等であってよい。また、ドープ液における構造タンパク質の濃度は、例えば、ドープ液の質量を基準として、３５質量％以下、３０質量％以下、２８質量％以下、２６質量％以下等であってよい。
【００３９】
ドープ液は、無機塩を更に含有してもよい。無機塩は、構造タンパク質の溶解促進剤として機能し得る。無機塩としては、例えば、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、及びアルカリ土類金属硝酸塩等が挙げられる。無機塩の具体例としては、炭酸リチウム、塩化リチウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、臭化リチウム、臭化バリウム、臭化カルシウム、塩素酸バリウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸バリウム、過塩素酸カルシウム、過塩素酸マグネシウムが挙げられる。これらのうちの少なくとも１種類の無機塩を溶媒に添加してもよい。
【００４０】
ドープ液に含まれる無機塩の量は、特に限定されず、無機塩の種類、構造タンパク質の量等に応じて適宜に決定される。無機塩の含有量は、例えば、構造タンパク質の全量１００質量部に対して、１．０質量部以上、２．０質量部以上、４．０質量部以上、５．０質量部以上、９．０質量部以上、１５質量部以上、２０質量部以上であってもよい。また、無機塩の量は、例えば、構造タンパク質の全量１００質量部に対して、４０質量部以下、３５質量部以下、３０質量部以下であってもよい。
【００４１】
＜構造タンパク質＞
【００４２】
本実施形態に係る構造タンパク質は、特に限定されるものではなく、遺伝子組換え技術により微生物等で製造したものであってもよく、合成により製造されたものであってもよい。あるいは、構造タンパク質は、天然由来の構造タンパク質を精製したものであってもよい。
【００４３】
上記構造タンパク質は、例えば、構造タンパク質及び当該構造タンパク質に由来する人造構造タンパク質であってもよい。構造タンパク質とは、生体内で構造及び形態等を形成又は保持する構造タンパク質を意味する。すなわち、構造タンパク質は、天然由来の構造タンパク質であってよく、天然由来の構造タンパク質のアミノ酸配列に依拠してそのアミノ酸配列の一部（例えば、当該アミノ酸配列の１０％以下）を改変した改変タンパク質であってもよい。構造タンパク質としては、例えば、フィブロイン、ケラチン、コラーゲン、エラスチン及びレシリン等を挙げることができる。
【００４４】
構造タンパク質は、フィブロインであってもよい。フィブロインは、例えば、絹フィブロイン、クモ糸フィブロイン、及びホーネットシルクフィブロインからなる群より選択される１種以上であってよい。特に、構造タンパク質は、絹フィブロイン、クモ糸フィブロイン又はこれらの組み合わせであってもよい。絹フィブロインとクモ糸フィブロインとを併用する場合、絹フィブロインの割合は、例えば、クモ糸フィブロイン１００質量部に対して、４０質量部以下、３０質量部以下、又は１０質量部以下であってよい。
【００４５】
絹糸は、カイコガ（Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉ）の幼虫である蚕の作る繭から得られる繊維（繭糸）である。一般に、１本の繭糸は、２本の絹フィブロインと、これらを外側から覆うニカワ質（セリシン）とから構成される。絹フィブロインは、多数のフィブリルで構成される。絹フィブロインは、４層のセリシンで覆われる。実用的には、精練により外側のセリシンを溶解して取り除いて得られる絹フィラメントが、衣料用途に使用されている。一般的な絹糸は、１．３３の比重、平均３．３ｄｅｃｉｔｅｘの繊度、及び１３００〜１５００ｍ程度の繊維長を有する。絹フィブロインは、天然若しくは家蚕の繭、又は中古若しくは廃棄のシルク生地を原料として得られる。
【００４６】
絹フィブロインとしては、セリシン除去絹フィブロイン、セリシン未除去絹フィブロイン、又はこれらの組み合わせであってもよい。セリシン除去絹フィブロインは、絹フィブロインを覆うセリシン、及びその他の脂肪分などを除去して精製したものである。このようにして精製した絹フィブロインは、好ましくは、凍結乾燥粉末として用いられる。セリシン未除去絹フィブロインは、セリシンなどが除去されていない未精製の絹フィブロインである。
【００４７】
クモ糸フィブロインは、天然クモ糸構造タンパク質、及び天然クモ糸構造タンパク質に由来するポリペプチド（人造クモ糸構造タンパク質）からなる群より選ばれるクモ糸ポリペプチドを含有していてもよい。
【００４８】
天然クモ糸構造タンパク質としては、例えば、大吐糸管しおり糸構造タンパク質、横糸タンパク質、及び小瓶状腺構造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。
【００４９】
大吐糸管しおり糸構造タンパク質は、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。大吐糸管しおり糸構造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。天然クモ糸構造タンパク質に由来するポリペプチドは、これらのしおり糸構造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。
【００５０】
横糸構造タンパク質は、クモの鞭毛状腺（ｆｌａｇｅｌｌｉｆｏｒｍ  ｇｌａｎｄ）で産生される。横糸構造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構造タンパク質（ｆｌａｇｅｌｌｉｆｏｒｍ  ｓｉｌｋ  ｐｒｏｔｅｉｎ）が挙げられる。
【００５１】
天然クモ糸構造タンパク質に由来するポリペプチドは、組換えクモ糸構造タンパク質であってよい。組換えクモ糸構造タンパク質としては、天然型クモ糸構造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構造タンパク質（「大吐糸管しおり糸構造タンパク質に由来するポリペプチド」ともいう。）である。
【００５２】
フィブロイン様構造タンパク質である大吐糸管しおり糸由来の構造タンパク質及びカイコシルク由来の構造タンパク質としては、例えば、式１：［（Ａ）ｎモチーフ−ＲＥＰ１］ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質が挙げられる。ここで、式１中、（Ａ）ｎモチーフの、Ａはアラニン残基を示し、ｎは２〜２７の整数が好ましく、４〜２０、８〜２０、１０〜２０、４〜１６、８〜１６、１０〜１６の整数であって良く、かつ（Ａ）ｎ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は４０％以上であれば良く、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、１００％（アラニン残基のみで構成されることを意味する）であっても良い。ＲＥＰ１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１０〜３００の整数を示す。複数存在する（Ａ）ｎ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ＲＥＰ１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。
【００５３】
上記において、式１中の（Ａ）ｎモチーフを欠失させることにより、強度と伸度を維持したまま、工業的生産性を向上させた構造タンパク質でもよい。欠失させる頻度としては、例えば、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって、隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ−ＲＥＰ１］ユニットのＲＥＰのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないＲＥＰのアミノ酸残基数を１としたとき、他方のＲＥＰのアミノ酸残基数の比が１．８〜１１．３となる上記隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ−ＲＥＰ１］ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をｘとし、上記ドメイン配列の総アミノ酸残基数をｙとしたときに、ｘ／ｙが５０％以上となる構造タンパク質があげられる。
【００５４】
また、式１中のＲＥＰにおいて、少なくともＲＥＰ中の１又は複数のグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換したことに相当する、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する構造タンパク質でもよい。このような構造タンパク質として、グリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたモチーフ配列の割合が、全モチーフ配列に対して、１０％以上である構造タンパク質があげられる。
【００５５】
大吐糸管しおり糸由来の構造タンパク質の具体例としては、配列番号１及び配列番号２で示されるアミノ酸配列を含む構造タンパク質を挙げることができる。
【００５６】
横糸構造タンパク質に由来する構造タンパク質としては、例えば、式２：［ＲＥＰ２］ｏで表されるドメイン配列を含む構造タンパク質（ここで、式２中、ＲＥＰ２はＧｌｙ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｘから構成されるアミノ酸配列を示し、Ｘはアラニン（Ａｌａ）、セリン（Ｓｅｒ）、チロシン（Ｔｙｒ）及びバリン（Ｖａｌ）からなる群から選ばれる一つのアミノ酸を示す。ｏは８〜３００の整数を示す。）を挙げることができる。具体的には配列番号２で示されるアミノ酸配列を含む構造タンパク質を挙げることができる。配列番号３で示されるアミノ酸配列は、ＮＣＢＩデータベースから入手したアメリカジョロウグモの鞭毛状絹構造タンパク質の部分的な配列（ＮＣＢＩアクセッション番号：ＡＡＦ３６０９０、ＧＩ：７１０６２２４）のリピート部分及びモチーフに該当するＮ末端から１２２０残基目から１６５９残基目までのアミノ酸配列（ＰＲ１配列と記す。）と、ＮＣＢＩデータベースから入手したアメリカジョロウグモの鞭毛状絹構造タンパク質の部分配列（ＮＣＢＩアクセッション番号：ＡＡＣ３８８４７、ＧＩ：２８３３６４９）のＣ末端から８１６残基目から９０７残基目までのＣ末端アミノ酸配列を結合し、結合した配列のＮ末端に配列番号４で示されるアミノ酸配列（タグ配列及びヒンジ配列）が付加されたものである。
【００５７】
コラーゲン由来の構造タンパク質として、例えば、式３：［ＲＥＰ３］ｐで表されるドメイン配列を含む構造タンパク質（ここで、式３中、ｐは５〜３００の整数を示す。ＲＥＰ３は、Ｇｌｙ一Ｘ一Ｙから構成されるアミノ酸配列を示し、Ｘ及びＹはＧｌｙ以外の任意のアミノ酸残基を示す。複数存在するＲＥＰ３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５で示されるアミノ酸配列を含む構造タンパク質を挙げることができる。配列番号５で示されるアミノ酸配列は、ＮＣＢＩデータベースから入手したヒトのコラーゲンタイプ４の部分的な配列（ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのアクセッション番号：ＣＡＡ５６３３５．１、ＧＩ：３７０２４５２）のリピート部分及びモチーフに該当する３０１残基目から５４０残基目までのアミノ酸配列のＮ末端に配列番号４で示されるアミノ酸配列（タグ配列及びヒンジ配列）が付加されたものである。
【００５８】
レシリン由来の構造タンパク質として、例えば、式４：［ＲＥＰ４］ｑで表されるドメイン配列を含む構造タンパク質（ここで、式４中、ｑは４〜３００の整数を示す。ＲＥＰ４はＳｅｒ一Ｊ一Ｊ一Ｔｙｒ一Ｇｌｙ一Ｕ−Ｐｒｏから構成されるアミノ酸配列を示す。Ｊは任意のアミノ酸残基を示し、特にＡｓｐ、Ｓｅｒ及びＴｈｒからなる群から選ばれるアミノ酸残基であることが好ましい。Ｕは任意のアミノ酸残基を示し、特にＰｒｏ、Ａｌａ、Ｔｈｒ及びＳｅｒからなる群から選ばれるアミノ酸残基であることが好ましい。複数存在するＲＥＰ４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６で示されるアミノ酸配列を含む構造タンパク質を挙げることができる。配列番号６で示されるアミノ酸配列は、レシリン（ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのアクセッション番号ＮＰ  ６１１１５７、Ｇｌ：２４６５４２４３）のアミノ酸配列において、８７残基目のＴｈｒをＳｅｒに置換し、かつ９５残基目のＡｓｎをＡｓｐに置換した配列の１９残基目から３２１残基目までのアミノ酸配列のＮ末端に配列番号９で示されるアミノ酸配列（タグ配列）が付加されたものである。
【００５９】
エラスチン由来の構造タンパク質として、例えば、ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのアクセッション番号ＡＡＣ９８３９５（ヒト）、Ｉ４７０７６（ヒツジ）、ＮＰ７８６９６６（ウシ）等のアミノ酸配列を有する構造タンパク質を挙げることができる。具体的には、配列番号７で示されるアミノ酸配列を含む構造タンパク質を挙げることができる。配列番号７で示されるアミノ酸配列は、ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのアクセッション番号ＡＡＣ９８３９５のアミノ酸配列の１２１残基目から３９０残基目までのアミノ酸配列のＮ末端に配列番号４で示されるアミノ酸配列（タグ配列及びヒンジ配列）が付加されたものである。
【００６０】
ケラチン由来の構造タンパク質として、例えば、カプラ・ヒルクス（Ｃａｐｒａ  ｈｉｒｃｕｓ）のタイプＩケラチン等を挙げることができる。具体的には、配列番号８で示されるアミノ酸配列（ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのアクセッション番号ＡＣＹ３０４６６のアミノ酸配列）を含む構造タンパク質を挙げることができる。
【００６１】
上述した構造タンパク質及び当該構造タンパク質に由来する構造タンパク質は、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。
【００６２】
ドープ液に含まれる構造タンパク質は、例えば、当該構造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。
【００６３】
構造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、構造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構造タンパク質をコードする核酸を合成してもよい。
【００６４】
調節配列は、宿主における組換え構造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。
【００６５】
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。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、目的とする構造タンパク質をコードす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。
【００６６】
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。
【００６７】
原核生物の宿主の好ましい例として、エシェリヒア属、ブレビバチルス属、セラチア属、バチルス属、ミクロバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属及びシュードモナス属等に属する細菌を挙げることができる。エシェリヒア属に属する微生物として、例えば、エシェリヒア・コリ等を挙げることができる。ブレビバチルス属に属する微生物として、例えば、ブレビバチルス・アグリ等を挙げることができる。セラチア属に属する微生物として、例えば、セラチア・リクエファシエンス等を挙げることができる。バチルス属に属する微生物として、例えば、バチルス・サチラス等を挙げることができる。ミクロバクテリウム属に属する微生物として、例えば、ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム等を挙げることができる。ブレビバクテリウム属に属する微生物として、例えば、ブレビバクテリウム・ディバリカタム等を挙げることができる。コリネバクテリウム属に属する微生物として、例えば、コリネバクテリウム・アンモニアゲネス等を挙げることができる。シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属に属する微生物として、例えば、シュードモナス・プチダ等を挙げることができる。
【００６８】
原核生物を宿主とする場合、目的構造タンパク質をコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、ｐＢＴｒｐ２（ベーリンガーマンハイム社製）、ｐＧＥＸ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）、ｐＵＣ１８、ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔＩＩ、ｐＳｕｐｅｘ、ｐＥＴ２２ｂ、ｐＣｏｌｄ、ｐＵＢ１１０、ｐＮＣＯ２（特開２００２−２３８５６９号公報）等を挙げることができる。
【００６９】
真核生物の宿主としては、例えば、酵母及び糸状真菌（カビ等）を挙げることができる。酵母としては、例えば、サッカロマイセス属、ピキア属、シゾサッカロマイセス属等に属する酵母を挙げることができる。糸状真菌としては、例えば、アスペルギルス属、ペニシリウム属、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）属等に属する糸状真菌を挙げることができる。
【００７０】
真核生物を宿主とする場合、目的構造タンパク質をコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、ＹＥＰ１３（ＡＴＣＣ３７１１５）、ＹＥｐ２４（ＡＴＣＣ３７０５１）等を挙げることができる。上記宿主細胞への発現ベクターの導入方法としては、上記宿主細胞へＤＮＡを導入する方法であればいずれも用いることができる。例えば、カルシウムイオンを用いる方法〔Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  ＵＳＡ，６９，２１１０（１９７２）〕、エレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、プロトプラスト法、酢酸リチウム法、コンピテント法等を挙げることができる。
【００７１】
発現ベクターで形質転換された宿主による核酸の発現方法としては、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。
【００７２】
構造タンパク質は、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、培養培地中に当該構造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。
【００７３】
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、培養培地として、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、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。
【００７４】
炭素源としては、上記形質転換微生物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。窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及びリン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びにペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕及び大豆粕加水分解物、各種発酵菌体及びその消化物を用いることができる。無機塩類としては、例えば、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅及び炭酸カルシウムを用いることができる。
【００７５】
大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物の培養は、例えば、振盪培養又は深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行うことができる。培養温度は、例えば、１５〜４０℃である。培養時間は、通常１６時間〜７日間である。培養中の培養培地のｐＨは３．０〜９．０に保持することが好ましい。培養培地のｐＨの調整は、無機酸、有機酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム及びアンモニア等を用いて行うことができる。
【００７６】
また、培養中、必要に応じて、アンピシリン及びテトラサイクリン等の抗生物質を培養培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、ｌａｃプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル−β−Ｄ−チオガラクトピラノシド等を、ｔｒｐプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。
【００７７】
発現させた構造タンパク質の単離、精製は通常用いられている方法で行うことができる。例えば、当該構造タンパク質が、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、水系緩衝液に懸濁した後、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、構造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。
【００７８】
また、構造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、沈殿画分として構造タンパク質の不溶体を回収する。回収した構造タンパク質の不溶体は構造タンパク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構造タンパク質の精製標品を得ることができる。当該タンパク質が細胞外に分泌された場合には、培養上清から当該構造タンパク質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、その培養上清から、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。
【００７９】
＜構造タンパク質繊維の製造方法＞
構造タンパク質繊維を製造する方法の一例について、以下に説明する。
【００８０】
本実施形態に係る構造タンパク質繊維の製造方法は、凝固工程を含む。凝固工程は、上記実施形態に係るドープ液を凝固液中に押し出して凝固させる工程であってよく、上記実施形態に係るドープ液を空気中に押し出して溶媒を加熱して気化させて凝固させる工程であってよい。図１は、構造タンパク質繊維を製造するための紡糸装置の一例を示す概略図である。図１に示す紡糸装置１０は、乾湿式紡糸用の紡糸装置の一例であり、押出し装置１と、凝固浴槽２０を有する凝固装置２と、洗浄浴槽２１を有する洗浄装置３と、加熱装置１７を有する乾燥装置４とを上流側から順に有している。
【００８１】
押出し装置１は貯槽７を有しており、ここに紡糸原液６が貯留される。紡糸原液６として、上述の実施形態に係るドープ液が用いられる。凝固浴槽２０に凝固液１１（例えば、メタノール）が貯留される。紡糸原液６は、貯槽７の下端部に取り付けられたギヤポンプ８により、凝固液１１との間にエアギャップ１９を開けて設けられたノズル９から押し出される。押し出された紡糸原液６は、エアギャップ１９を経て凝固液１１内に供給される。凝固液１１内で紡糸原液６から溶媒が除去されて構造タンパク質が凝固し、構造タンパク質繊維が形成される。形成された構造タンパク質繊維は、糸ガイド１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及び１８ｄを経て洗浄浴槽２１に導かれ、洗浄浴槽２１内の洗浄液１２により洗浄される。洗浄された構造タンパク質繊維は、洗浄浴槽２１内に設置された第一ニップローラ１３と第二ニップローラ１４により送られて、糸ガイド１８ｅ、１８ｆ及び１８ｇを経て加熱装置１７へと導入される。このとき、例えば、第二ニップローラ１４の回転速度を第一ニップローラ１３の回転速度よりも速く設定すると、回転速度比に応じた倍率で延伸された、構造タンパク質繊維３６が得られる。洗浄液１２中で延伸された構造タンパク質繊維３６は、洗浄浴槽２１を離脱してから、加熱装置１７内の経路２２を通過する際に乾燥され、その後、ワインダー２３にて巻き取られる。このようにして、構造タンパク質繊維３６が、紡糸装置１０により、最終的にワインダー２３に巻き取られた巻回物５として得られる。
【００８２】
凝固液は、紡糸原液を脱溶媒できる溶液であればよい。凝固液としては、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、並びにアセトンを挙げることができる。凝固液は、水を含んでいてもよい。凝固液の温度は、０〜３０℃であることが好ましい。凝固液槽の長さは、脱溶媒が効率的に行える長さであればよく、例えば、２００〜５００ｍｍである。凝固によって形成された構造タンパク質繊維の凝固液中の滞留時間は、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。構造タンパク質繊維を凝固液中で延伸（又は前延伸）してもよい。前延伸によって前延伸糸が形成される。前延伸では、未延伸糸を、例えば、１倍〜１０倍に延伸することができ、２〜８倍に延伸することが好ましい。
【００８３】
構造タンパク質繊維の延伸は、洗浄浴槽２１内で洗浄液を加温しながら行う。洗浄液は、例えば、水、又は、水と有機溶剤との混合溶媒であってもよい。加温した洗浄液（又は溶媒）中で行う延伸は、湿熱延伸と当業者に称されることがある。湿熱延伸の温度（洗浄液の温度）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、未延伸糸（又は前延伸糸）を、例えば、１倍〜１０倍に延伸することができ、２〜８倍、５〜１０倍、６〜１０倍、５〜８倍、又は６〜８倍に延伸することが好ましい。
【００８４】
構造タンパク質繊維の最終的な延伸倍率の下限値は、未延伸糸（又は前延伸糸）に対して、好ましくは、１倍、２倍、３倍、４倍、５倍、６倍、７倍、８倍、又は９倍のうちの何れかである。構造タンパク質繊維の最終的な延伸倍率の上限値は、好ましくは４０倍、３０倍、２０倍、１５倍、１４倍、１３倍、１２倍、１１倍、又は１０倍のうちの何れかである。
【００８５】
本実施形態に係る構造タンパク質繊維の製造方法は、凝固工程の後に、乾熱工程をさらに含んでいてもよい。乾熱工程は、凝固工程を経て得られた構造タンパク質繊維を乾熱処理する工程である。図２は、上述のようにして得られた構造タンパク質繊維を、後処理としての加熱（乾熱）処理に供するための加熱装置の一例を示す概略図である。図２に示す加熱装置６２は、フィードローラ４２及びワインダー４４と、これらの間に設けられた乾熱板６４とを有している。乾熱板６４は、フィードローラ４２からワインダー４４に向かう方向に延在する乾熱面６６を有する。
【００８６】
構造タンパク質繊維３６がフィードローラ４２から連続的に送り出され、送り出された構造タンパク質繊維３６が乾熱面６６に沿って移動しながら加熱される。この乾熱処理の条件は特に限定されず、金属化合物の種類、構造タンパク質の種類等に応じて適宜に決定される。例えば、乾熱温度は１５０℃、１８０℃、２００℃、２２０℃、２４０℃であってもよく、乾熱時間は１０秒以上、２０秒以上、３０秒以上、１分間以上、２分間以上、３分間以上であってもよい。図１の紡糸装置１０と図２の加熱装置６２とを組み合わせて、ドープ液から加熱処理後の構造タンパク質繊維を連続的に製造することも可能である。この場合、紡糸後の構造タンパク質繊維をワインダーに巻き取らず、そのまま加熱（乾熱）処理に供してもよく、また、紡糸後の構造タンパク質繊維３６に対して、乾燥を経ることなく、そのまま加熱（乾熱）による後処理を行ってもよい。
【００８７】
＜製品＞
本実施形態に係るドープ液から形成された構造タンパク質繊維は、繊維又は糸として、織物、編物、組み物、不織布等に応用できる。また、ロープ、手術用縫合糸、電気部品用の可撓性止め具、さらには移植用生理活性材料（例えば、人工靭帯及び大動脈バンド）等の高強度用途にも応用できる。これらは、特許第５４２７３２２号公報等に記載の方法に準じて製造することができる。
【００８８】
また、本実施形態に係る構造タンパク質繊維は、長繊維、短繊維、紡績糸、フィラメント、フィルム、紙、発泡体、球体、ナノフィブリル、ヒドロゲル、樹脂及びその等価物にも応用でき、これらは、特開２００９−５０５６６８号公報、特開２００９−５０５６６８号公報、特許第５６７８２８３号公報、特許第４６３８７３５号公報等に記載の方法に準じて製造することができる。
【００８９】
これらの製品は、本実施形態に係るドープ液の凝固物を含む製品ということができ、構造タンパク質と構造タンパク質に結合した金属原子とを含む製品ということもできる。
【００９０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００９１】
１．クモ糸構造タンパク質（クモ糸フィブロイン：ＰＲＴ７９９）の製造
（クモ糸構造タンパク質をコードする遺伝子の合成、及び発現ベクターの構築）
ネフィラ・クラビペス（Ｎｅｐｈｉｌａ  ｃｌａｖｉｐｅｓ）由来のフィブロイン（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き、配列番号１で示されるアミノ酸配列を有する分子量約２００ＫＤａの改変フィブロイン（以下、「ＰＲＴ７９９」ともいう。）を設計した。【００９２】
配列番号１で示されるアミノ酸配列は、ネフィラ・クラビペス由来のフィブロインのアミノ酸配列に対して、生産性の向上を目的としてアミノ酸残基の置換、挿入及び欠失を施したアミノ酸配列と、そのＮ末端に付加された配列番号４で示されるアミノ酸配列（タグ配列及びヒンジ配列）とを有する。【００９３】
設計したＰＲＴ７９９をコードする核酸を合成した。当該核酸には、５’末端にＮｄｅＩサイト及び終止コドン下流にＥｃｏＲＩサイトを付加した。当該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、構造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。【００９４】
得られたｐＥＴ２２ｂ（＋）発現ベクターによって、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、フラスコ培養を行って、シード培養液を得た。【００９５】
【表１】
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【００９６】
５００ｍｌの生産培地（下記表２）を添加したジャーファーメンターに、ＯＤ６００が０．０５となるように当該シード培養液を添加した。培養液温度を３７℃に保ち、ｐＨ６．９で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の２０％に維持した。【００９７】
【表２】
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【００９８】
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％に維持しながら、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、ＰＲＴ７９９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ＰＲＴ７９９に相当するサイズのバンドの出現により、ＰＲＴ７９９の発現を確認した。【００９９】
（クモ糸フィブロインの精製）
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２０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−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２０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−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、２０ｍＭ  ＮａＣｌ、１ｍＭ  Ｔｒｉｓ−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構造タンパク質（ＰＲＴ７９９）を遠心分離により回収した。回収した凝集構造タンパク質から凍結乾燥機で水分を除き、ＰＲＴ７９９の凍結乾燥粉末を得た。【０１００】
得られた凍結乾燥粉末におけるＰＲＴ７９９の精製度は、粉末のポリアクリルアミドゲル電気泳動の結果をＴｏｔａｌｌａｂ（ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｄｙｎａｍｉｃｓ  ｌｔｄ．）を用いて画像解析することにより確認した。その結果、ＰＲＴ７９９の精製度は約８５％であった。【０１０１】
２．構造タンパク質繊維の製造
（実施例１）
＜ドープ液の調製＞
溶媒としてジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を用いた。ＤＭＳＯに金属化合物としてジルコニウム（ＩＶ）アセチルアセトナートＺｒ（ａｃａｃ）４を添加し、メカニカルスターラーを使用して撹拌させながら、８０℃に加熱して溶解させた。さらに、クモ糸フィブロイン（ＰＲＴ７９９）の乾燥粉末を濃度１１質量％となるように添加し、１２０℃に加熱してクモ糸フィブロインを溶解させた。３μｍのメッシュサイズの金属フィルターで濾過した後、脱泡してＺｒ４＋含有ドープ液（Ｚｒ４＋含有ドープ液）を得た。Ｚｒ（ａｃａｃ）４の添加量は、クモ糸フィブロイン(ＰＲＴ７９９)の１当量（１ｍｏｌ）に対して５当量（５ｍｏｌ）とした。また、調製したドープ液の９０℃における粘度を測定した。結果を表３に示した。なお、当該紡糸原液の粘度は、電気磁気紡糸粘度計（京都電子工業株式会社）を用いて、密封下、回転速度１０００ｒｐｍの条件で測定した。なお、Ｚｒ４＋添加によるドープ液の着色は生じなかった。【０１０２】
＜紡糸＞
得られたドープ液を紡糸原液とし、図１に示される紡糸装置１０を用いた乾湿式紡糸によって、紡糸及び延伸された構造タンパク質繊維を形成させた。形成された構造タンパク質繊維を乾燥してから巻き取った。乾湿式紡糸の条件は以下のとおりである。
押出しノズル直径：０．２ｍｍ
凝固液（メタノール）の温度：５℃
凝固浴延伸倍率：１．０６倍
水洗浄浴延伸倍率：５倍
総延伸倍率：６．５６倍
乾燥温度：６０℃【０１０３】
＜繊維の物性測定＞
得られた構造タンパク質繊維の機械的強度を、２０℃、相対湿度６５％の恒温恒湿槽（エスペック製ＬＨＬ−１１３型）中に２４時間静置後、ＩＮＳＴＲＯＮ（登録商標）のＦＯＲＣＥ  ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ  ２５１９−１０１を用いて測定した。【０１０４】
（比較例１）
Ｚｒ（ａｃａｃ）４を添加しなかった他は、実施例１と同様にしてドープ液を調製し、得られたドープ液の９０℃における粘度を測定した。また、得られたドープ液を用いて、実施例１と同様にして構造タンパク質繊維を形成し、得られた構造タンパク質繊維の機械的強度を測定した。実施例１における構造タンパク質繊維の最大応力値を１００％とした場合の、相対応力値を表３に示した。【０１０５】
比較例１のドープ液の粘度９０℃における粘度は１，０００ｍＰａ・ｓｅｃであり、実施例１のドープ液の粘度９０℃における粘度は５，０００ｍＰａ・ｓｅｃであった。比較例１のドープ液は、比較例１のドープ液と比較して曳糸性が格段に向上した。【０１０６】
実施例１と比較例１とを比較すると、比較例１の構造タンパク質繊維の相対応力値は、１００％より低かった。言い換えると、金属化合物を添加していないドープ液を用いて形成した構造タンパク質繊維に比べて、金属化合物を添加したドープ液を用いて形成した構造タンパク質繊維では最大応力値の向上が確認された。【０１０７】
【表３】
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【０１０８】
（実施例２）
＜ドープ液の調製＞
溶媒として、ＬｉＣｌを溶解させたジメチルスルホキシド（ＬｉＣｌ／ＤＭＳＯ）を使用した他は、実施例１と同様にして、ドープ液を調製した。ＬｉＣｌの添加量は、クモ糸フィブロイン１当量（１ｍｏｌ）に対して６３０当量（６３０ｍｏｌ）とした。また、実施例１と同様にして、得られたドープ液の９０℃における粘度を測定した。得られたドープ液の９０℃における粘度は、４，９４０ｍＰａ・ｓｅｃであった。【０１０９】
＜紡糸＞
得られたドープ液を紡糸原液とし、実施例１と同様にして構造タンパク質繊維を形成した。【０１１０】
＜繊維の物性測定＞
得られた構造タンパク質繊維の機械的強度を、実施例１と同様にして測定した。実施例１における構造タンパク質繊維の最大応力値を１００％とした場合の、相対応力値を表４に示した。【０１１１】
【表４】
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【０１１２】
表４に示される様に、ドープ液がＬｉＣｌを含む場合、ドープ液がＬｉＣｌを含まない場合と比較して、構造タンパク質繊維の最大応力値の更なる向上がみられた。【０１１３】
（実施例３）
＜ドープ液の調製＞
クモ糸フィブロイン(ＰＲＴ７９９)の濃度を２４質量％とした他は、実施例２と同様にして、ドープ液を調製し、得られたドープ液の９０℃における粘度を測定した。測定結果を表５に示した。【０１１４】
＜紡糸＞
得られたドープ液を紡糸原液とし、実施例１と同様にして構造タンパク質繊維を形成した。【０１１５】
＜繊維の物性測定＞
得られた構造タンパク質繊維の機械的強度を、実施例１と同様に測定した。後述の比較例２における構造タンパク質繊維の最大応力値を１００％とした場合の、相対応力値を表５に示した。【０１１６】
（実施例４）
＜ドープ液の調製＞
金属化合物としてチタノセンジクロリド（Ｔｉ（Ｃ５Ｈ５）２Ｃｌ２）を用いた他は、実施例３と同様にして、ドープ液を調製し、得られたドープ液の９０℃における粘度を測定した。結果を表５に示した。【０１１７】
＜紡糸＞
得られたドープ液を紡糸原液とし、実施例１と同様にして構造タンパク質繊維を形成した。【０１１８】
＜繊維の物性測定＞
得られた構造タンパク質繊維の機械的強度を、実施例１と同様に測定した。後述の比較例２における構造タンパク質繊維の最大応力値を１００％とした場合の、相対応力値を表５に示した。【０１１９】
（実施例５）
＜ドープ液の調製＞
金属化合物として、クロムアセチルアセトナート（ＩＩＩ）(Ｃｒ（ａｃａｃ）３)を用いた他は、実施例３と同様にして、ドープ液を調製し、得られたドープ液の９０℃における粘度を測定した。結果を表５に示した。【０１２０】
＜紡糸＞
得られたドープ液を紡糸原液とし、実施例１と同様に構造タンパク質繊維を形成した。【０１２１】
＜繊維の物性測定＞
得られた構造タンパク質繊維の機械的強度を、実施例１と同様に測定した。後述の比較例２における構造タンパク質繊維の最大応力値を１００％とした場合の、相対応力値を表５に示した。【０１２２】
（比較例２）
＜ドープ液の調製＞
ドープ液が金属化合物を添加しなかった他は、実施例３と同様にして、ドープ液を調製し、得られたドープ液の９０℃における粘度を測定した。結果を表５に示した。【０１２３】
＜紡糸＞
得られたドープ液を紡糸原液とし、実施例１と同様に構造タンパク質繊維を形成した。【０１２４】
＜繊維の物性測定＞
得られた構造タンパク質繊維の機械的強度を、実施例１と同様に測定した。【０１２５】
【表５】
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【０１２６】
実施例３〜６のドープ液では、比較例２のドープ液と比較して曳糸性が格段に向上した。また、表５に示される様に、金属化合物を添加していない比較例２では、５倍までの延伸が可能であったが、金属化合物を添加した実施例３〜５では、７倍まで延伸倍率を高めることができた。また、比較例２と比較して、実施例３〜５では、最大応力値の向上が認められた。【０１２７】
（実施例６〜１８）
＜ドープ液の調製＞
クモ糸フィブロイン(ＰＲＴ７９９)の濃度、Ｚｒ（ａｃａｃ）４の添加量を表６中に示す濃度に変更した以外は、実施例２と同様にして、ドープ液を調製した。【０１２８】
＜紡糸＞
得られたドープ液を紡糸原液とし、水洗浄浴延伸倍率を表６中に示す倍率とした他は、実施例１と同様に構造タンパク質繊維を形成した。【０１２９】
＜繊維の物性測定＞
得られた構造タンパク質繊維の機械的強度を、実施例１と同様に測定した。比較例２における構造タンパク質繊維の最大応力値を１００％とした場合の、相対応力値を表６及び７に示した。【０１３０】
【表６】
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【０１３１】
【表７】
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【０１３２】
表６及び表７に示される様に、Ｚｒ（ａｃａｃ）４添加量を５当量、クモ糸フィブロイン(ＰＲＴ７９９)の濃度を２４質量％としたドープ液を用いて形成した構造タンパク質繊維において、最大の応力値が得られた。【０１３３】
（実施例１９〜２１）
＜乾熱処理＞
実施例２で得られたＺｒ４＋を添加したドープ液を用いて形成した構造タンパク質繊維を、図２に示される加熱装置６２を用いて後処理としての乾熱処理に供し、乾熱処理後の構造タンパク質繊維を巻き取った。乾熱処理の条件は以下のとおりである。なお、処理温度（乾熱板温度）は、それぞれ、表８に示す温度とした。
送り出し速度：１００ｃｍ／ｍｉｎ
巻取り速度：１００ｃｍ／ｍｉｎ
乾熱板長さ：１００ｃｍ【０１３４】
＜繊維の物性測定＞
得られた構造タンパク質繊維の機械的強度を、実施例１と同様に測定した。結果を表８に示した。表８の相対応力値は、実施例２にて得られた構造タンパク質繊維の応力値を１００％とした時の相対値［％］で表した。【０１３５】
【表８】
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【０１３６】
表８に示される様に、乾熱処理により構造タンパク質繊維の最大応力値が向上した。１５０℃で乾熱処理した構造タンパク質繊維では、最大応力値が１.５倍に向上した。【０１３７】
（実施例２２）
構造タンパク質とＺｒ４＋との解析を行うため、クモ糸フィブロイン(ＰＲＴ７９９)を２ｗｔ％になるようにＺｒ（ａｃａｃ）４を含むＤＭＳＯ−ｄ６に溶解させ４００ＭＨｚで１Ｈ−ＮＭＲを測定した。タンパク質の各アミノ酸のケミカルシフトに大きな変化はなかったものの、５．６５ｐｐｍ付近にＺｒ（ａｃａｃ）４から遊離したアセチルアセトンに帰属される特徴的なシグナルが観測された（図３中、星印により示されるシグナル）。また、高磁場側でも同じ化合物に由来するシグナルが１．９９、２．１０、３．６５ｐｐｍに観測されている。同じサンプルの１３Ｃ−ＮＭＲでも２０４、１９０、５８、３１ｐｐｍにシグナルが現れ、これらのケミカルシフトはアセチルアセトンの文献値とほぼ一致した(図４)。以上より、溶液中にアセチルアセトンが存在するため、構造タンパク質に対してＺｒ４＋が配位していることが確認された。【０１３８】
＜繊維の元素分析（ＳＥＭ−ＥＤＳエネルギー分散型Ｘ線分光法）＞
Ｐｈｅｎｏｍ−ｗｏｒｌｄ社製Ｐｒｏ−Ｘに内蔵されているエネルギー分散型Ｘ線分光器を用いて、実施例２で得られた構造タンパク質繊維の元素分析を行った。構造タンパク質繊維をピンスタブホルダーに固定し、４０００〜６０００倍の反射電子像（ＳＥＭ像）を確認した後、加速電圧を１５ｋＶとして電子線を照射し、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器：Ｅｎｅｒｇｙ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）で測定して元素分析を行った。試料から発せられるＺｒのＬα線（２．０４ｋＶ）の強度からＺｒの半定量分析を行った。【０１３９】
図５に示される様に、構造タンパク質繊維にＺｒが含まれていることが確認された。【０１４０】
＜繊維の無機分析（ＩＣＰ発光分光分析法）＞
株式会社日立ハイテクサイエンス社製のＩＣＰ(高周波誘導結合プラズマ)発光分光分析装置を用いて、実施例２で得られた構造タンパク質繊維のＬｉの残存量を測定した。
具体的には、マイルストーンゼネラル株式会社製のマイクロ波試料前処理装置を用いて、構造タンパク質繊維（試料）の前処理を行った。前処理後の試料０.３ｇに硝酸７ｍl、過酸化水素１ｍlを加えて溶解して溶液を調製し、ＩＣＰ発光分光分析を行った（検出限界：５ｍｇ／ｋｇ）。【０１４１】
構造タンパク質繊維からＬｉは検出されず、無機塩として添加したＬｉＣｌが残存していないことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
本発明によれば、高い応力を有する構造タンパク質繊維の製造に有用なドープ液を提供することができる。
【符号の説明】
【０１４３】
１…押出し装置、２…凝固装置、３…洗浄装置、４…乾燥装置、６…紡糸原液、１０…紡糸装置、１２…洗浄液、１３…第一ニップローラ、１４…第二ニップローラ、１９…エアギャップ、２０…凝固浴槽、６４…乾熱板、３６…構造タンパク質繊維、４２…フィードローラ、４４…ワインダー、６２…加熱装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【配列表】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年3月19日(2020.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造タンパク質と、金属原子及び有機基を有する金属化合物と、溶媒と、を含み、
前記金属原子が、チタン、ジルコニウム、クロム、モリブデン、及びタングステンからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、
前記構造タンパク質が、クモ糸フィブロイン、コラーゲン、レシリン、エラスチン、及びケラチンからなる群より選ばれる少なくとも１種である、ドープ液。
【請求項２】
前記金属原子の価数が、２〜６価である、請求項１に記載のドープ液。
【請求項３】
前記ドープ液の粘度が、３，０００ｍＰａ・ｓｅｃ以上６０，０００ｍＰａ・ｓｅｃ以下である、請求項１又は２に記載のドープ液。
【請求項４】
前記金属化合物の含有量が、前記構造タンパク質１当量に対して０．５当量以上２０当量以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のドープ液。
【請求項５】
前記溶媒が、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、１,３−ジメチル−２−イミダゾリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、アセトニトリル、Ｎ−メチルモルホリンＮ−オキシド、水、及びヘキサフルオロイソプロノールからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のドープ液。
【請求項６】
前記ドープ液が、無機塩をさらに含み、
前記無機塩が、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、及びアルカリ土類金属硝酸塩からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のドープ液。
【請求項７】
前記構造タンパク質が、クモ糸フィブロインである、請求項１〜６のいずれか１項に記載のドープ液。
【請求項８】
前記金属原子が、チタン及びジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のドープ液。
【請求項９】
前記金属原子が、ジルコニウムである、請求項１〜８のいずれか１項に記載のドープ液。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のドープ液を使用した構造タンパク質繊維の製造方法であって、
前記ドープ液を凝固液中に押し出して凝固させる凝固工程を含む、構造タンパク質繊維の製造方法。
【請求項１１】
前記凝固工程を経て得られた構造タンパク質繊維を乾熱処理する乾熱工程を更に含む、請求項１０に記載の構造タンパク質繊維の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のドープ液の凝固物を含む製品であって、
長繊維、短繊維、糸、紡績糸、フィラメント、フィルム、発泡体、球体、ナノフィブリル、ヒドロゲル、樹脂、紙及びそれらの等価物からなる群から選択される、製品。
【請求項１３】
人造クモ糸フィブロイン及び金属原子を含み、
前記金属原子が、チタン、ジルコニウム、クロム、モリブデン、及びタングステンからなる群から選ばれる少なくとも１種である、構造タンパク質繊維。
【請求項１４】
前記金属原子が前記人造クモ糸フィブロインと結合している、請求項１３に記載の構造タンパク質繊維。
【請求項１５】
前記金属原子がジルコニウムである、請求項１３又は１４に記載の構造タンパク質繊維。
【国際調査報告】
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