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WO2019066037A1 - ドープ液及びそれを用いた製品、並びに、構造タンパク質繊維及びその製造方法 - Google Patents

ドープ液及びそれを用いた製品、並びに、構造タンパク質繊維及びその製造方法 Download PDF

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WO2019066037A1
WO2019066037A1 PCT/JP2018/036472 JP2018036472W WO2019066037A1 WO 2019066037 A1 WO2019066037 A1 WO 2019066037A1 JP 2018036472 W JP2018036472 W JP 2018036472W WO 2019066037 A1 WO2019066037 A1 WO 2019066037A1
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WO
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structural protein
dope
dope solution
protein fiber
solution
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PCT/JP2018/036472
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Inventor
健久 前川
Original Assignee
Ｓｐｉｂｅｒ株式会社
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    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F4/00—Monocomponent artificial filaments or the like of proteins; Manufacture thereof
    • D01F4/02—Monocomponent artificial filaments or the like of proteins; Manufacture thereof from fibroin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/22—Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances

Definitions

  • the present invention relates to a dope solution and a product using the same.
  • the invention also relates to structural protein fibers and methods for their production.
  • the present inventors can produce a structural protein fiber with improved stress by using a doping solution containing a metal compound having an organic group and a structural protein. For the first time, and completed the present invention. That is, the present invention relates to, for example, the following inventions.
  • One aspect of the present invention relates to a dope solution containing a structural protein, a metal compound having a metal atom and an organic group, and a solvent.
  • the valence of the metal atom may be di- to hexavalent.
  • the metal atom may be at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium, chromium, molybdenum and tungsten.
  • the viscosity of the dope solution may be 3,000 mPa ⁇ sec or more and 60,000 mPa ⁇ sec or less.
  • the content of the metal compound may be 0.5 equivalent or more and 20 equivalents or less with respect to 1 equivalent of the structural protein.
  • the solvent is dimethylsulfoxide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, acetonitrile, N-methylmorpholine N- It may contain at least one selected from the group consisting of oxide, water, and hexafluoroisopronol.
  • the dope solution may further contain an inorganic salt.
  • the inorganic salt may be at least one selected from the group consisting of alkali metal halides, alkaline earth metal halides, and alkaline earth metal nitrates.
  • the structural protein may be at least one selected from the group consisting of silk fibroin, spider silk fibroin, collagen, resilin, elastin, and keratin.
  • the structural protein may be spider silk fibroin.
  • Another aspect of the present invention relates to a method for producing a structural protein fiber, comprising a coagulating step of extruding the dope solution into a coagulating solution to coagulate.
  • the method for producing a structural protein fiber according to one aspect may further include a dry heat step of subjecting the structural protein fiber obtained through the coagulation step to dry heat treatment.
  • Another aspect of the present invention relates to a product comprising a coagulated product of the dope solution.
  • the product may be selected from the group consisting of long fibers, staple fibers, yarns, yarns, filaments, films, foams, spheres, nanofibrils, hydrogels, resins, paper and the like.
  • Another aspect of the present invention relates to a structural protein fiber comprising spider silk fibroin and a metal atom bonded to the spider silk fibroin.
  • the present invention it is possible to provide a dope solution useful for producing a structural protein fiber having high stress.
  • the present invention can provide a method for producing a structural protein which can easily produce a structural protein fiber having high stress.
  • the present invention can provide a product formed using the above-mentioned dope solution, in particular, a structural protein fiber having high stress.
  • FIG. 1 is a diagram of 1 H-NMR spectrum of a structural protein in solution.
  • FIG. 5 is a diagram of a 13 C-NMR spectrum of a structural protein in solution.
  • FIG. 1 is a diagram of elemental analysis of structural protein fibers by SEM-EDS energy dispersive X-ray spectroscopy.
  • the dope liquid which concerns on this embodiment contains a structural protein, the metal compound which has a metal atom and an organic group, and a solvent.
  • the dope solution according to this embodiment can also be referred to as a dope solution in which a structural protein and a metal compound are dissolved in a solvent.
  • the type of solvent contained in the dope solution is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the type of structural protein and the like. Any solvent can be used as long as it can dissolve the structural protein, and examples include aprotic solvents, protic solvents and the like.
  • aprotic solvent for example, dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethyl acetamide (DMA), 1,3-dimethyl-2-imidazolidone (DMI), N- It may be methyl-2-pyrrolidone (NMP), acetonitrile, N-methylmorpholine N-oxide (NMO), etc., or a combination thereof.
  • the protic solvent include water, hexafluoroisopronol (HFIP) and the like. In the present embodiment, an aprotic solvent is preferred.
  • the metal compound according to the present embodiment has a metal atom and an organic group.
  • the organic group refers to an atomic group obtained by removing a part of hydrogen atoms from an organic compound, or an organic ligand which forms a complex with a metal atom.
  • alkali metal elements of the 1st group elements, 2nd group elements, 4th group elements, 5th group elements, 6th group elements, 7th group elements, 8th group elements, 9th group elements examples thereof include metal elements of group 10 elements, group 11 elements, and group 12 elements.
  • the type of metal atom is not particularly limited, but titanium, zirconium, chromium, molybdenum, tungsten and the like are preferable, and titanium, zirconium and chromium are more preferable.
  • the metal atom may have a valence of 1 to 6 and may be 2 to 6 or may be 3 to 6 or may be 3 to 4 or may be 4 to 6 Good.
  • iron (II) (Fe 2 + ), iron (III) (Fe 3 + ), ruthenium (II) (Ru 2 + ), ruthenium (III) (Ru 3 + ), ruthenium (IV) (Ru 4 + ) Etc. examples of the Group 9 element include cobalt (III) (Co 3+ ) and the like.
  • Examples of the group 10 element include nickel (II) (Ni 2+ ), palladium (II) (Pd 2+ ), platinum (II) (Pt 2+ ) and the like.
  • Group 11 elements copper (I) (Cu + ), copper (II) (Cu 2 + ), silver (I) (Ag + ), gold (I) (Au + ), gold (III) (Au 3 + Etc.).
  • Examples of the group 12 element include zinc (II) (Zn 2+ ) and the like.
  • As a 13th-group element aluminum (III) (Al3 + ), gallium (III) (Ga3 + ), indium (III) (In3 + ), thallium (I) (Tl + ), thallium (III) (Tl 3+ Etc.).
  • Examples of the Group 14 element include tin (IV) (Sn 4+ ) and lead (II) (Pb 2+ ).
  • Examples of the group 15 element include bismuth (III) (Bi 3+ ) and the like.
  • the metal compound is a compound having a metal atom and an organic ligand
  • examples of the organic ligand include monodentate ligands and polydentate ligands.
  • examples of polydentate ligands include bidentate ligands, tridentate ligands, and hexadentate ligands.
  • a ligand for example, cyclopentadienyl anion, acetylacetonate (hereinafter referred to as “acac”), ethylenediamine, glycine, oxalic acid, 2,2′-bipyridine, 1,2- (bisphosphino) ethane Glycinato, diethylenetriamine, ethylenediaminetetraacetate, and the like.
  • the metal compound may be, for example, a metal chelate, a metal alkoxide, a metallocene or the like.
  • the ligand of the metal chelate is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the solvent to be used.
  • metal chelates include metal acetylacetonate.
  • metal acetylacetonate include lithium acetylacetonate (Li (acac)), potassium acetylacetonate (K (acac)), sodium acetylacetonate (Na (acac)), rubidium acetylacetonate (Rb (acac) ), Cesium acetylacetonate (Cs (acac)), beryllium (II) acetylacetonate (Be (acac) 2 ), magnesium (II) acetylacetonate (Mg (acac) 2 ), calcium (II) acetylacetonate Nathate (Ca (acac) 2 ), bis (acetylacetonato) diaquastrontium (II) (Sr (acac) 2 (H 2 O) 2 ), bis (acetylacetonato) diaquabarium (
  • metal alkoxides include lithium methoxide, lithium isopropoxide, lithium-tert-butoxide, lithium-tert-pentoxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, potassium-tert-butoxide, cesium ethoxide, magnesium ethoxide, Calcium methoxide, strontium (IV) oxyisopropoxide, barium ethoxide, titanium (IV) isopropoxide, titanium (IV) tetrapropoxide, zirconium (IV) tetranormal propoxide, zirconium tetranormal butoxide, hafnium-tert -Butoxide, vanadium (IV) oxyisopropoxide, niobium (V) ethoxide, tantalum (V) ethoxide, tantalum (V) butoxide, chromium (I I) Tetrabutoxide, tungsten (VI) ethoxide, manganese methoxide, iron
  • metallocenes examples include titanocene dichloride (Ti (C 6 H 5 ) 2 Cl 2 ), zirconocene dichloride (Zr (C 6 H 5 ) 2 Cl 2 ), trichloro (cyclopentadienyl) zirconium (IV), bis ( Pentamethylcyclopentadienyl) zirconium (IV) dichloride, zirconocene chloride hydride, trichloro (cyclopentadienyl) titanium (IV), bis (cyclopentadienyl) dimethylzirconium (IV), vanadinocene dichloride, chromocene, ferrocene 1,1'-bis (di-tert-butylphosphino) ferrocene, 1,1'-bis (diisopropylphosphino) ferrocene, cyclopentenylferrocene, ruthenocene, cyclopentadienyl
  • the method for preparing the dope solution is not particularly limited, but usually, the dope solution is prepared by a method including dissolving the structural protein, the metal compound and, if necessary, other components in a solvent.
  • the dope solution may be stirred or shaken for a certain period of time.
  • the dope solution may be heated if necessary.
  • the dope solution may be heated to 50 ° C. or more, 60 ° C. or more, 70 ° C. or more, 80 ° C. or more, 90 ° C. or more, or 120 ° C. or more.
  • the upper limit in particular of heating temperature is not restrict
  • the viscosity of the dope solution is not particularly limited as long as it is a spinnable viscosity, but in consideration of industrial productivity, 3,000 to 70,000 mPa ⁇ sec and 3,000 to 60,000 mPa ⁇ sec are preferable. And 3,000 to 55,000 mPa ⁇ s are more preferable, and 3,000 to 50,000 mPa ⁇ s are more preferable.
  • the amount of the metal compound contained in the dope solution is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the molecular weight of the structural protein, the concentration of the structural protein, and the like.
  • the content of the metal compound is 0.5 equivalents or more, 1 equivalent or more, 2 equivalents or more, 3 equivalents or more, 4 equivalents or more, 5 equivalents or more, 6 equivalents or more, 7 equivalents or more, per equivalent of structural protein. It may be 10 equivalents or more, 13 equivalents or more, 15 equivalents or more, 17 equivalents or more, 20 equivalents or more, and the like.
  • the content of the metal compound may be any concentration that does not cause gelation, and can be appropriately determined according to the molecular weight of the structural protein to be used.
  • the content of the metal compound may be, for example, 28 equivalents or less, 26 equivalents or less, 24 equivalents or less, or 20 equivalents or less with respect to 1 equivalent of the structural protein.
  • the equivalent of the metal compound means the ratio of the amount (mol) of the metal atom contained in the metal compound to one equivalent (mol) of the structural protein.
  • the concentration of the structural protein in the dope solution is not particularly limited, and for example, 10% by mass, 15% by mass, 17% by mass, 20% by mass, 22% by mass, etc. based on the mass of the dope solution. May be there. Further, the concentration of the structural protein in the dope solution may be, for example, 35% by mass, 30% by mass, 28% by mass, 26% by mass or less, based on the mass of the dope solution.
  • the dope solution may further contain an inorganic salt.
  • Inorganic salts can function as dissolution promoters for structural proteins.
  • examples of inorganic salts include alkali metal halides, alkaline earth metal halides, and alkaline earth metal nitrates.
  • Specific examples of the inorganic salt include lithium carbonate, lithium chloride, calcium chloride, calcium nitrate, lithium bromide, barium bromide, calcium bromide, barium chlorate, sodium perchlorate, lithium perchlorate, barium perchlorate And calcium perchlorate and magnesium perchlorate. At least one of these inorganic salts may be added to the solvent.
  • the amount of inorganic salt contained in the dope solution is not particularly limited, and is appropriately determined according to the type of inorganic salt, the amount of structural protein, and the like.
  • the content of the inorganic salt is, for example, 1.0 parts by mass or more, 2.0 parts by mass or more, 4.0 parts by mass or more, 5.0 parts by mass or more, and 100 parts by mass of the total amount of the structural protein. It may be 0 parts by mass or more, 15 parts by mass or more, and 20 parts by mass or more.
  • the amount of the inorganic salt may be, for example, 40 parts by mass or less, 35 parts by mass or less, or 30 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the total amount of the structural protein.
  • the structural protein according to the present embodiment is not particularly limited, and may be one produced by a microorganism or the like by genetic recombination technology, or one produced synthetically.
  • the structural protein may be a purified structural protein of natural origin.
  • the structural protein may be, for example, a structural protein and a man-made structural protein derived from the structural protein.
  • the structural protein means a structural protein that forms or maintains the structure, form and the like in vivo. That is, the structural protein may be a naturally occurring structural protein, and is a modified protein in which a portion (for example, 10% or less of the amino acid sequence) of the amino acid sequence is altered based on the amino acid sequence of the naturally occurring structural protein. It may be Examples of structural proteins include fibroin, keratin, collagen, elastin and resilin.
  • the structural protein may be fibroin.
  • the fibroin may be, for example, one or more selected from the group consisting of silk fibroin, spider silk fibroin, and hornet silk fibroin.
  • the structural protein may be silk fibroin, spider silk fibroin or a combination thereof.
  • the proportion of silk fibroin may be, for example, 40 parts by mass or less, 30 parts by mass or less, or 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of spider silk fibroin.
  • Silk yarn is a fiber (cocoon yarn) obtained from cocoons made of cocoons which are larvae of silkworms (Bombyx mori).
  • one cocoon filament is composed of two silk fibroins and a shell material (sericin) covering them from the outside.
  • Silk fibroin is composed of a large number of fibrils.
  • Silk fibroin is covered with four layers of sericin.
  • silk filaments obtained by dissolving and removing outer sericin by scouring are used for clothing applications.
  • a common silk yarn has a specific gravity of 1.33, a fineness of 3.3 decitex on average, and a fiber length of about 1300 to 1500 m.
  • Silk fibroin can be obtained from natural or domestic silkworm cocoons, or used or discarded silk fabrics as a raw material.
  • sericin-removed silk fibroin As silk fibroin, sericin-removed silk fibroin, sericin-unremoved silk fibroin, or a combination thereof may be used.
  • the sericin-removed silk fibroin is purified by removing sericin covering silk fibroin and other fats and the like.
  • the silk fibroin thus purified is preferably used as a lyophilised powder.
  • Sericin non-removed silk fibroin is crude silk fibroin from which sericin etc. is not removed.
  • the spider silk fibroin may contain spider silk polypeptides selected from the group consisting of natural spider silk structural proteins and polypeptides derived from natural spider silk structural proteins (human spider silk structural proteins).
  • Natural arachnoid structural proteins include, for example, large nasogastric silkworm structural proteins, weft proteins, and vial-like glandular structural proteins.
  • the large thread tuber yarn has high strength and elasticity because it has a repeated region consisting of a crystalline region and an amorphous region (also referred to as an amorphous region).
  • the weft of spider silk has a feature that it has no crystalline region and has a repeated region consisting of amorphous regions.
  • the weft yarn is inferior in stress as compared with the large discharge tube dragline yarn, but has high stretchability.
  • the large nasogastric dragline structure protein is produced in the large vein of the spider and is characterized by having excellent toughness.
  • the large nasogastric silkworm structural proteins include, for example, the major ampullate spidroins MaSp1 and MaSp2 derived from Nephila clavipes, and the ADF3 and ADF4 derived from the two spider spiders (Araneus diadematus).
  • ADF3 is one of the two major dragline proteins of Scutellaria barbata.
  • the polypeptides derived from natural spider silk structural proteins may be polypeptides derived from these dragline structural proteins.
  • the polypeptide derived from ADF3 is relatively easy to synthesize, and has excellent properties in terms of strength and toughness and toughness.
  • the weft structural protein is produced in the flagelliform gland of the spider.
  • flagelliform silk structural protein derived from Nephila clavipes can be mentioned.
  • the polypeptide derived from a natural spider silk structural protein may be a recombinant spider silk structural protein.
  • recombinant spider silk structural proteins include variants, analogs or derivatives of natural spider silk structural proteins.
  • a preferred example of such a polypeptide is a recombinant spider silk structure protein of the large nasogastric silkworm silk protein (also referred to as "a polypeptide derived from the large nasogastric silkworm cocoon filamentous protein").
  • fibroin-like structural proteins that are derived from the large nasogastric tube silk and structural proteins derived from silkworm silk include proteins containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP1] m
  • A represents an alanine residue
  • n is preferably an integer of 2 to 27, 4 to 20, 8 to 20, 10 to 20, 4 to 16, 8 to
  • the number of alanine residues with respect to the total number of amino acid residues in (A) n motif may be 40% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more. , 90% or more, 100% (meaning that it consists only of alanine residues).
  • REP1 shows an amino acid sequence composed of 10 to 200 amino acid residues.
  • m represents an integer of 10 to 300.
  • the plurality of (A) n motifs may be identical to each other or different from each other.
  • the plurality of REP1 may have the same or different amino acid sequences.
  • it may be a structural protein in which the industrial productivity is improved by maintaining the strength and the elongation by deleting the (A) n motif in the formula 1.
  • the frequency of deletion for example, the amino acid residue numbers of REP of two [(A) n motif-REP 1] units adjacent to each other are sequentially compared from the N terminal side to the C terminal side, Assuming that the number of amino acid residues of a small number of REP is 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other REP is 1.8 to 11.3, and the two adjacent [(A) n motif-REP 1] units described above
  • the structural protein in which x / y is 50% or more can be exemplified, where x is the maximum value of the sum of the amino acid residue numbers of and the total number of amino acid residues of the domain sequence is y.
  • a structural protein having an amino acid sequence with a reduced content of glycine residues which corresponds to substitution of at least one glycine residue in REP with another amino acid residue in REP in formula 1 May be.
  • Such structural proteins include structural proteins in which the proportion of motif sequences in which glycine residues are replaced with other amino acid residues is 10% or more of the total motif sequence.
  • a structural protein derived from the large nasogastric silkworm a structural protein containing the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 can be mentioned.
  • a structural protein derived from the weft structural protein for example, a structural protein containing a domain sequence represented by the formula 2: [REP2] o (wherein, in the formula 2, REP2 is from Gly-Pro-Gly-Gly-X An amino acid sequence is shown, X is one amino acid selected from the group consisting of alanine (Ala), serine (Ser), tyrosine (Tyr) and valine (Val) o represents an integer of 8 to 300 Can be mentioned. Specifically, structural proteins containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 can be mentioned.
  • the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 3 corresponds to the N-terminal portion corresponding to the repeat portion and motif of the partial sequence (NCBI accession number: AAF36090, GI: 7106224) of the flagellar silk structural protein of the American crayfish spider obtained from the NCBI database
  • the amino acid sequence from residue 1220 to residue 1659 (referred to as the PR1 sequence) and a partial sequence of the flagellar silk structural protein of the American spider spider obtained from the NCBI database (NCBI accession number: AAC38847, GI: 2833649)
  • the C-terminal amino acid sequence from residue 816 to residue 907 is joined, and the amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 4 is added to the N-terminus of the joined sequence It is a thing.
  • a structural protein derived from collagen for example, a structural protein containing a domain sequence represented by the formula 3: [REP3] p (wherein, in the formula 3, p represents an integer of 5 to 300.
  • REP3 is Gly-X
  • An amino acid sequence consisting of a single Y is shown, and X and Y are any amino acid residues other than Gly, and the plurality of REP3 may be identical amino acid sequences to each other or may be different amino acid sequences.
  • structural proteins containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5 can be mentioned.
  • the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 5 corresponds to the repeat portion and motif of a partial sequence of human collagen type 4 (NCBI GenBank accession numbers: CAA56335.1, GI: 3702452) obtained from the NCBI database.
  • the amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 4 is added to the N-terminus of the amino acid sequence from residue 301 to residue 540.
  • a structural protein derived from resilin for example, a structural protein comprising a domain sequence represented by the formula 4: [REP4] q (wherein, in the formula 4, q represents an integer of 4 to 300.
  • REP4 is Ser-1J-1)
  • J shows an amino acid sequence composed of J-Tyr-Gly-U-Pro, wherein J represents an arbitrary amino acid residue, preferably an amino acid residue selected from the group consisting of Asp, Ser and Thr. Is any amino acid residue, preferably an amino acid residue selected from the group consisting of Pro, Ala, Thr and Ser.
  • the plural REP4s may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. Good) can be mentioned.
  • amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6 is the amino acid sequence of resilin (NCBI GenBank accession numbers NP 611157, Gl: 24654243), wherein Thr at position 87 is substituted with Ser, and Asn at position 95
  • amino acid sequence (tag sequence) shown by SEQ ID NO: 9 is added to the N-terminal of the amino acid sequence from the 19th residue to the 321st residue of the sequence in which is substituted by Asp.
  • structural proteins derived from elastin include structural proteins having amino acid sequences such as NCBI GenBank accession numbers AAC98395 (human), I47076 (sheep), NP786966 (bovine) and the like. Specifically, structural proteins containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 can be mentioned.
  • the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 is the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4 at the N-terminus of the amino acid sequence from the 121st residue to the 390rd residue of the amino acid sequence of NCBI GenBank accession number AAC98395 (tag sequence And hinge arrangement) are added.
  • a structural protein derived from keratin for example, type I keratin of Capra hircus etc. can be mentioned.
  • a structural protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 (the amino acid sequence of NCBI GenBank Accession No. ACY30466) can be mentioned.
  • structural protein described above and the structural protein derived from the structural protein can be used singly or in combination of two or more.
  • the structural protein contained in the dope solution is, for example, a host transformed with an expression vector having a nucleic acid sequence encoding the structural protein and one or more regulatory sequences operably linked to the nucleic acid sequence. It can be produced by expressing the nucleic acid.
  • the method for producing the nucleic acid encoding the structural protein is not particularly limited.
  • the nucleic acid can be produced by a method of amplification and cloning by polymerase chain reaction (PCR) or the like, or a method of chemical synthesis, using a gene encoding a natural structural protein.
  • the method for chemically synthesizing nucleic acid is not particularly limited, and, for example, AKTA oligopilot plus 10/100 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.), etc. based on the amino acid sequence information of structural proteins obtained from the NCBI web database etc.
  • the gene can be chemically synthesized by a method of ligating the oligonucleotide synthesized at step S by PCR or the like.
  • nucleic acid encoding a structural protein consisting of an amino acid sequence having an amino acid sequence consisting of an initiation codon and a His10 tag added to the N terminus of the above amino acid sequence is synthesized You may
  • the regulatory sequence is a sequence that controls the expression of a recombinant structural protein in a host (for example, a promoter, an enhancer, a ribosome binding sequence, a transcription termination sequence, etc.), and can be appropriately selected according to the type of host.
  • a promoter an inducible promoter which functions in a host cell and is capable of inducible expression of a target protein may be used.
  • An inducible promoter is a promoter that can control transcription due to the presence of an inducer (expression inducer), the absence of a repressor molecule, or physical factors such as temperature, osmotic pressure or an increase or decrease in pH value.
  • the type of expression vector can be appropriately selected according to the type of host, such as a plasmid vector, a virus vector, a cosmid vector, a fosmid vector, an artificial chromosome vector and the like.
  • a vector capable of autonomous replication in a host cell or capable of integration into a host chromosome and containing a promoter at a position capable of transcribing a nucleic acid encoding a target structural protein is suitably used.
  • any of prokaryotes and eukaryotes such as yeast, filamentous fungi, insect cells, animal cells and plant cells can be suitably used.
  • Preferred examples of the prokaryotic host include bacteria belonging to the genus Escherichia, Brevibacillus, Serratia, Bacillus, Microbacterium, Microbacterium, Brevibacterium, Corynebacterium and Pseudomonas.
  • Examples of microorganisms belonging to the genus Escherichia include Escherichia coli and the like.
  • Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacillus include Brevibacillus agri and the like.
  • microorganisms belonging to the genus Serratia include Serratia liquofaciens and the like.
  • Bacillus subtilis and the like can be mentioned.
  • microorganism belonging to the genus Microbacterium examples include, for example, Microbacterium ammoniafilum and the like.
  • microorganisms belonging to the genus Brevibacterium examples include Brevibacterium divaricatam and the like.
  • microorganisms belonging to the genus Corynebacterium examples include Corynebacterium ammoniagenes and the like.
  • Pseudomonas for example, Pseudomonas putida etc. can be mentioned.
  • examples of a vector into which a nucleic acid encoding a target structural protein is introduced include pBTrp2 (manufactured by Boehringer Mannheim), pGEX (manufactured by Pharmacia), pUC18, pBluescriptII, pSupex, pET22b and pUB110. And pNCO 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-238569) and the like.
  • Eukaryotic hosts can include, for example, yeast and filamentous fungi (molds and the like).
  • yeast the yeast which belongs to Saccharomyces genus, Pichia genus, Schizosaccharomyces genus etc. can be mentioned, for example.
  • filamentous fungi include filamentous fungi belonging to the genus Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, and the like.
  • examples of vectors into which a nucleic acid encoding a target structural protein is introduced include YEP13 (ATCC37115), YEp24 (ATCC37051), and the like.
  • a method of introducing the expression vector into the host cell any method of introducing DNA into the host cell can be used. For example, a method using calcium ion [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)], electroporation method, spheroplast method, protoplast method, lithium acetate method, competent method and the like.
  • a method for expressing a nucleic acid by a host transformed with an expression vector in addition to direct expression, secretion production, fusion protein expression and the like can be performed according to the method described in Molecular Cloning 2nd Edition, etc. .
  • the structural protein can be produced, for example, by culturing a host transformed with an expression vector in a culture medium, causing the structural protein to be produced and accumulated in the culture medium, and collecting it from the culture medium.
  • the method of culturing the host in a culture medium can be carried out according to a method usually used for culturing the host.
  • the culture medium When the host is a prokaryote such as E. coli or a eukaryote such as yeast, the culture medium contains a carbon source which can be used by the host, a nitrogen source, inorganic salts and the like, and the medium can efficiently culture the host. If it is, either a natural culture medium or a synthetic culture medium may be used.
  • the carbon source may be any as long as the above-mentioned transformed microorganism can assimilate, for example, glucose, fructose, sucrose and molasses containing them, carbohydrates such as starch and starch hydrolysate, acetic acid and propionic acid etc. Organic acids and alcohols such as ethanol and propanol can be used.
  • Nitrogen sources include, for example, ammonium, ammonium salts of inorganic acids or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate and ammonium phosphate, other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, Casein hydrolyzate, soybean meal and soybean meal hydrolyzate, various fermented cells and digests thereof can be used.
  • inorganic salts for example, potassium phosphate, potassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate and calcium carbonate can be used.
  • the culture of a prokaryote such as E. coli or a eukaryote such as yeast can be performed under aerobic conditions such as shake culture or submerged aeration culture, for example.
  • the culture temperature is, for example, 15 to 40 ° C.
  • the culture time is usually 16 hours to 7 days.
  • the pH of the culture medium during culture is preferably maintained at 3.0 to 9.0. Adjustment of the pH of the culture medium can be carried out using an inorganic acid, an organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia and the like.
  • antibiotics such as ampicillin and tetracycline may be added to the culture medium as needed.
  • an inducer may be added to the medium as needed.
  • indole acrylic An acid or the like may be added to the medium.
  • Isolation and purification of the expressed structural protein can be performed by a commonly used method. For example, when the structural protein is expressed in a dissolved state in cells, after completion of culture, host cells are recovered by centrifugation, suspended in an aqueous buffer, and then sonicated, French press, Manton The host cells are disrupted by a Gaulin homogenizer, Dynomill, etc. to obtain a cell-free extract.
  • the host cell When the structural protein forms an insoluble form in cells and is expressed, the host cell is similarly recovered and then disrupted and centrifuged to recover the insoluble form of the structural protein as a precipitate fraction.
  • the insoluble form of the recovered structural protein can be solubilized with a structural protein denaturant.
  • a purified preparation of a structural protein can be obtained by the same isolation and purification method as described above.
  • the structural protein can be recovered from the culture supernatant. That is, a culture supernatant is obtained by treating the culture according to a technique such as centrifugation, and a purified preparation can be obtained from the culture supernatant by using the same isolation and purification method as described above.
  • the method for producing a structural protein fiber according to the present embodiment includes a coagulation step.
  • the coagulation step may be a step of extruding the dope solution according to the embodiment into the coagulation solution to coagulate, and a step of extruding the dope solution according to the embodiment into the air to heat and evaporate the solvent for coagulation. It may be.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a spinning apparatus for producing a structural protein fiber.
  • a spinning device 10 shown in FIG. 1 is an example of a spinning device for dry-wet spinning, and includes an extrusion device 1, a coagulation device 2 having a coagulation bath 20, a washing device 3 having a washing bath 21, and a heating device 17.
  • the drying device 4 is provided in order from the upstream side.
  • the extrusion device 1 has a reservoir 7, in which a stock solution for spinning 7 is stored.
  • the dope solution according to the above-described embodiment is used as the spinning stock solution 6.
  • Coagulation liquid 11 eg, methanol
  • the stock solution for spinning solution 6 is pushed out from a nozzle 9 provided with an air gap 19 opened between it and the coagulating solution 11 by a gear pump 8 attached to the lower end of the storage tank 7.
  • the extruded stock solution 6 is supplied into the coagulating solution 11 through the air gap 19.
  • the solvent is removed from the spinning stock solution 6 in the coagulating solution 11, the structural protein is solidified, and the structural protein fiber is formed.
  • the formed structural protein fiber is guided to the washing bath 21 through the yarn guides 18a, 18b, 18c and 18d, and washed with the washing liquid 12 in the washing bath 21.
  • the structural protein fiber washed is sent by the first nip roller 13 and the second nip roller 14 installed in the washing bath 21, and introduced into the heating device 17 through the yarn guides 18e, 18f and 18g.
  • the rotational speed of the second nip roller 14 is set to be faster than the rotational speed of the first nip roller 13, the structural protein fiber 36 stretched at a magnification corresponding to the rotational speed ratio is obtained.
  • the structural protein fiber 36 drawn in the washing liquid 12 is dried when passing through the path 22 in the heating device 17 after leaving the washing bath 21 and then wound up by the winder 23. In this way, the structural protein fiber 36 is obtained by the spinning device 10 as the wound product 5 that is finally wound around the winder 23.
  • the coagulating solution may be any solution that can desolvate the spinning stock solution.
  • the coagulating solution for example, lower alcohols having 1 to 5 carbon atoms such as methanol, ethanol and 2-propanol, and acetone can be mentioned.
  • the coagulation liquid may contain water.
  • the temperature of the coagulating solution is preferably 0 to 30 ° C.
  • the length of the coagulation bath may be, for example, 200 to 500 mm as long as desolvation can be efficiently performed.
  • the residence time of the structural protein fiber formed by coagulation in the coagulation liquid may be, for example, 0.01 to 3 minutes, preferably 0.05 to 0.15 minutes.
  • the structural protein fiber may be stretched (or pre-stretched) in the coagulation liquid.
  • the pre-stretched yarn is formed by pre-stretching. In the pre-stretching, the undrawn yarn can be stretched, for example, 1 to 10 times, preferably 2 to 8 times.
  • Stretching of the structural protein fiber is carried out while warming the washing solution in the washing bath 21.
  • the cleaning solution may be, for example, water or a mixed solvent of water and an organic solvent. Stretching performed in a heated wash (or solvent) may be referred to by those skilled in the art as wet heat stretching.
  • the temperature of wet heat drawing (the temperature of the washing solution) may be, for example, 50 to 90 ° C., preferably 75 to 85 ° C.
  • the undrawn yarn (or pre-drawn yarn) can be drawn, for example, 1 to 10 times, 2 to 8 times, 5 to 10 times, 6 to 10 times, 5 to 8 times, or It is preferable to stretch 6 to 8 times.
  • the lower limit value of the final draw ratio of the structural protein fiber is preferably 1 time, 2 times, 3 times, 4 times, 5 times, 6 times, 7 times with respect to the undrawn yarn (or pre-drawn yarn) , 8 times or 9 times.
  • the upper limit value of the final draw ratio of the structural protein fiber is preferably either 40 times, 30 times, 20 times, 15 times, 14 times, 13 times, 12 times, 11 times or 10 times .
  • the method for producing a structural protein fiber according to the present embodiment may further include a dry heat process after the coagulation process.
  • the dry heat process is a process of subjecting the structural protein fiber obtained through the coagulation process to dry heat treatment.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of a heating apparatus for subjecting the structural protein fiber obtained as described above to a heating (dry heat) treatment as a post-treatment.
  • the heating device 62 shown in FIG. 2 includes a feed roller 42 and a winder 44, and a drying plate 64 provided therebetween.
  • the dry plate 64 has a dry surface 66 extending in the direction from the feed roller 42 toward the winder 44.
  • the structural protein fiber 36 is continuously fed from the feed roller 42, and the structural protein fiber 36 thus fed is heated while moving along the dry surface 66.
  • the conditions for this dry heat treatment are not particularly limited, and are appropriately determined according to the type of metal compound, the type of structural protein, and the like.
  • the dry heat temperature may be 150 ° C., 180 ° C., 200 ° C., 220 ° C., 240 ° C.
  • the dry heat time is 10 seconds or more, 20 seconds or more, 30 seconds or more, 1 minute or more, 2 minutes or more, It may be 3 minutes or more.
  • the structural protein fiber after spinning may be subjected to a heating (dry heat) treatment without being taken up by a winder, or the structural protein fiber 36 after spinning may be directly heated without being dried. You may perform the post-process by (dry heat).
  • the structural protein fiber formed from the dope solution according to the present embodiment can be applied as a fiber or a yarn to a woven fabric, a knitted fabric, a braid, a non-woven fabric and the like. Also, it can be applied to high strength applications such as ropes, surgical sutures, flexible fasteners for electrical parts, and physiologically active materials for implantation (for example, artificial ligaments and aortic bands). These can be manufactured according to the method as described in the patent 5427322 grade
  • the structural protein fiber according to the present embodiment can also be applied to long fibers, short fibers, spun yarns, filaments, films, paper, foams, spheres, nanofibrils, hydrogels, resins and equivalents thereof, It can manufacture based on the method as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-505668, 2009-505668, the patent 5678283, the patent 4638735 grade
  • These products can be said to be products containing the coagulated product of the dope solution according to the present embodiment, and can also be products containing a structural protein and a metal atom bound to the structural protein.
  • spider silk structural protein spike silk fibroin: PRT 799
  • synthesis of gene encoding spider silk structural protein, and construction of expression vector Based on the nucleotide sequence and amino acid sequence of fibroin (GenBank accession number: P46804.1, GI: 1174415) derived from Nephila clavipes, a modified fibroin (molecular weight about 200 KDa having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1) Hereinafter, it was also called "PRT 799.”
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is an amino acid sequence obtained by substituting, inserting and deleting amino acid residues for improving productivity with respect to the amino acid sequence of fibroin derived from Nephila clavipes and the N-terminal thereof And the amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 4.
  • the designed nucleic acid encoding PRT799 was synthesized.
  • the NdeI site at the 5 'end and the EcoRI site downstream of the stop codon were added to the nucleic acid.
  • the nucleic acid was cloned into a cloning vector (pUC118). Thereafter, the same nucleic acid was digested with NdeI and EcoRI, cut out, and then recombined into a structural protein expression vector pET-22b (+) to obtain an expression vector.
  • E. coli BLR (DE3) was transformed with the resulting 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 the OD 600 was 0.005.
  • the culture broth temperature was maintained at 30 ° C., and flask culture was performed for about 15 hours until the OD 600 reached 5, to obtain a seed broth.
  • the seed culture solution was added to a jar fermenter to which 500 ml of production medium (Table 2 below) was added so that the OD 600 was 0.05.
  • the temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C., and the culture was controlled at a constant pH of 6.9. Also, the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.
  • 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 culture was controlled at a constant pH of 6.9.
  • the culture was performed for 20 hours while maintaining the dissolved oxygen concentration in the culture solution at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.
  • 1 M isopropyl- ⁇ -thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture solution to a final concentration of 1 mM to induce expression of PRT799.
  • IPTG isopropyl- ⁇ -thiogalactopyranoside
  • the precipitate after washing is suspended in 8 M guanidine buffer (8 M guanidine hydrochloride, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl, pH 7.0) to a concentration of 100 mg / mL, 60 ° C. The solution was stirred for 30 minutes and dissolved. After dissolution, dialysis was performed with water using a dialysis tube (cellulose tube 36/32 manufactured by Sanko Pure Chemical Industries, Ltd.). The white aggregated structural protein (PRT799) obtained after dialysis was recovered by centrifugation. Water was removed from the collected aggregated protein by a lyophilizer to obtain a lyophilized powder of PRT799.
  • 8 M guanidine buffer 8 M guanidine hydrochloride, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl, pH 7.0
  • the solution was stirred for 30 minutes and dissolved.
  • dialysis was performed
  • the degree of purification of PRT799 in the obtained lyophilized powder was confirmed by image analysis of the result of polyacrylamide gel electrophoresis of the powder using Totallab (nonlinear dynamics ltd.). As a result, the purity of PRT799 was about 85%.
  • DMSO dimethyl sulfoxide
  • Zr (acac) 4 acetylacetonate Zr (acac) 4 as a metal compound was added to DMSO and dissolved by heating to 80 ° C. while stirring using a mechanical stirrer.
  • a dried powder of spider silk fibroin (PRT799) was added to a concentration of 11% by mass, and the mixture was heated to 120 ° C. to dissolve spider silk fibroin.
  • Zr 4 + -containing dope solution After filtering through a metal filter of 3 ⁇ m mesh size, degassing was performed to obtain a Zr 4+ -containing dope solution (Zr 4 + -containing dope solution).
  • the addition amount of Zr (acac) 4 was 5 equivalents (5 mol) to 1 equivalent (1 mol) of spider silk fibroin (PRT 799). Further, the viscosity at 90 ° C. of the prepared dope solution was measured. The results are shown in Table 3. The viscosity of the stock spinning solution was measured using an electro-magnetic spinning viscometer (Kyoto Electronics Co., Ltd.) under sealing and at a rotational speed of 1000 rpm. In addition, coloring of the dope liquid by Zr4 + addition did not arise.
  • the obtained dope solution was used as a stock solution for spinning to form a structured protein fiber spun and drawn by dry-wet spinning using a spinning apparatus 10 shown in FIG.
  • the formed structural protein fiber was dried and wound up.
  • the conditions for dry and wet spinning are as follows. Extrusion nozzle diameter: 0.2 mm Coagulation liquid (methanol) temperature: 5 ° C Coagulation bath draw ratio: 1.06 times Water washing bath draw ratio: 5 times Total draw ratio: 6.56 times Drying temperature: 60 ° C.
  • Example 1 A dope solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that Zr (acac) 4 was not added, and the viscosity at 90 ° C. of the obtained dope solution was measured. Further, structural protein fibers were formed in the same manner as in Example 1 using the obtained dope solution, and the mechanical strength of the structural protein fibers obtained was measured. Table 3 shows relative stress values when the maximum stress value of the structural protein fiber in Example 1 is 100%.
  • the viscosity at 90 ° C. of the dope solution of Comparative Example 1 was 1,000 mPa ⁇ sec, and the viscosity at 90 ° C. of the dope solution of Example 1 was 5,000 mPa ⁇ sec. In the dope solution of Comparative Example 1, the spinnability was significantly improved as compared with the dope solution of Comparative Example 1.
  • Example 1 and Comparative Example 1 are compared, the relative stress value of the structural protein fiber of Comparative Example 1 was lower than 100%. In other words, the improvement of the maximum stress value was confirmed in the structural protein fiber formed using the dope solution to which the metal compound was added, as compared with the structural protein fiber formed using the dope solution to which the metal compound was not added.
  • Example 2 Preparation of Dope Solution> A dope solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that dimethylsulfoxide in which LiCl was dissolved (LiCl / DMSO) was used as a solvent. The amount of LiCl added was 630 equivalents (630 mol) per equivalent (1 mol) of spider silk fibroin. Further, in the same manner as in Example 1, the viscosity at 90 ° C. of the obtained dope solution was measured. The viscosity at 90 ° C. of the obtained dope solution was 4,940 mPa ⁇ sec.
  • Example 3 ⁇ Preparation of Dope Solution> A dope solution was prepared in the same manner as in Example 2 except that the concentration of spider silk fibroin (PRT799) was changed to 24% by mass, and the viscosity at 90 ° C. of the obtained dope solution was measured. The measurement results are shown in Table 5.
  • Example 4 ⁇ Preparation of Dope Solution> A dope solution was prepared in the same manner as in Example 3 except that titanocene dichloride (Ti (C 5 H 5 ) 2 Cl 2 ) was used as the metal compound, and the viscosity at 90 ° C. of the obtained dope solution was measured. . The results are shown in Table 5.
  • Example 5 ⁇ Preparation of Dope Solution> A dope solution was prepared in the same manner as in Example 3 except that chromium acetylacetonate (III) (Cr (acac) 3 ) was used as the metal compound, and the viscosity at 90 ° C. of the obtained dope solution was measured. did. The results are shown in Table 5.
  • Example 6 Preparation of Dope Solution> A dope solution was prepared in the same manner as in Example 2 except that the concentration of spider silk fibroin (PRT799) and the addition amount of Zr (acac) 4 were changed to the concentrations shown in Table 6.
  • Example 19 ⁇ Dry heat treatment>
  • the structural protein fiber formed using the doping solution to which Zr 4 + is added obtained in Example 2 is subjected to dry heat treatment as post-treatment using the heating device 62 shown in FIG. I wound up the fiber.
  • the conditions of the dry heat treatment are as follows. In addition, processing temperature (dry heat board temperature) was taken as the temperature shown in Table 8, respectively. Delivery speed: 100 cm / min Winding speed: 100 cm / min Drying plate length: 100 cm
  • dry heat treatment improved the maximum stress value of the structural protein fiber.
  • the maximum stress value was improved 1.5 times in the structural protein fiber dry-heat treated at 150 ° C.
  • Example 22 In order to analyze the structural protein and Zr 4+ , spider silk fibroin (PRT 799) was dissolved in DMSO-d 6 containing Zr (acac) 4 to a concentration of 2 wt%, and 1 H-NMR was measured at 400 MHz. Although there was no significant change in the chemical shift of each amino acid of the protein, a characteristic signal attributed to acetylacetone liberated from Zr (acac) 4 was observed at around 5.65 ppm (indicated by an asterisk in FIG. 3) Signal)). Moreover, the signal originating in the same compound is observed by 1.99, 2.10, 3.65 ppm also by the high magnetic field side.
  • Example 2 Elemental analysis of the structural protein fiber obtained in Example 2 was carried out using an energy dispersive X-ray spectrometer incorporated in Pro-X manufactured by Phenom-world.
  • the structural protein fiber is fixed to a pin stub holder, and after confirming a 4000 to 6000 times backscattered electron image (SEM image), an electron beam is irradiated with an acceleration voltage of 15 kV, and an EDS (energy dispersive X-ray spectrometer: Energy) Elemental analysis was performed by measurement with a dispersive spectrometer.
  • Semi-quantitative analysis of Zr was performed from the intensity of the Zr L ⁇ ray (2.04 kV) emitted from the sample.
  • the structural protein fiber contains Zr.
  • Example 2 ⁇ Inorganic analysis of fibers (ICP emission spectroscopy)> The remaining amount of Li of the structural protein fiber obtained in Example 2 was measured using an ICP (high frequency inductively coupled plasma) emission spectrometer manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd. Specifically, pretreatment of structural protein fibers (samples) was performed using a microwave sample pretreatment apparatus manufactured by Milestone General Co., Ltd. A solution was prepared by adding 7 ml of nitric acid and 1 ml of hydrogen peroxide to 0.3 g of the sample after pretreatment and dissolving it for ICP emission spectral analysis (detection limit: 5 mg / kg).
  • Li was not detected from the structural protein fiber, and it was confirmed that LiCl added as an inorganic salt did not remain.

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Abstract

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。

Description

ドープ液及びそれを用いた製品、並びに、構造タンパク質繊維及びその製造方法
　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。
　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）。
国際公開第２０１３／０６５６５１号 特開２０１４－１２９６３９号公報 国際公開第２０１２／１６５４７７号
　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。
　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。
　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。
　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。
　一態様において、金属原子の価数は、２～６価であってよい。
　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。
　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。
　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。
　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。
　一態様において、ドープ液は、無機塩をさらに含んでよい。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
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。 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。 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。 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。 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。
　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。
＜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。
　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。
＜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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
＜構造タンパク質＞
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
＜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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
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。
　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。
＜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。
　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。
　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。
　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。
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。
　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。
　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。
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　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。
（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。
　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。
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。
＜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℃
＜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。
（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。
　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。
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
（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。
＜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。
＜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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　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。
（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。
＜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。
＜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。
（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。
＜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。
＜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。
（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。
＜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。
＜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。
（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。
＜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。
＜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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　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。
（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。
＜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。
＜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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　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。
（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
＜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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　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。
（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。
＜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。
　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。
＜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）。
　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。
　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。
　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。

Claims (15)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
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