本发明涉及肽基模拟酶生物材料领域，具体涉及一种纳米纤维肽、纳米纤维肽-氧化石墨烯复合模拟酶及其应用。
背景技术：
1、聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalat，pet）是用量较多的聚酯塑料，全球年生产能力超过3000万吨。由于具有良好的耐热性、可塑性、韧性等优点，pet被制成饮料瓶、薄膜和工程塑料等产品而广泛应用于包装、建筑、电器等与我们生产和生活密切相关的各个领域。pet在被广泛应用的同时，由于其废弃物难以自然降解而造成了严重的环境污染，其约占塑料垃圾的60%。此外，pet塑料在环境中可以分解成更微小的碎片或颗粒，这种pet微（纳米）塑料可以进入海产品、食盐、饮用水等对食品造成污染，并随着食物的摄入进入人体，从而对人体健康产生不利影响。因此，对pet塑料降解方法的研究，对降低环境污染和食品污染并维护人体健康都具有重要意义。目前，pet降解的方法主要分为物理法、化学法和生物法。物理法主要通过机械处理pet成碎片后再经洗涤、干燥、加热等工艺后制造成粒，处理过程中需要高温、高压设备，这大大增加了pet塑料废弃物的治理成本。化学法主要包括糖解、醇解、水解、氨解等，这些方法都是建立在高温或极端化学试剂的基础上，降解过程容易产生废气、废水，从而对环境造成二次污染，这也大大限制了化学法降解 pet的应用。
2、生物降解法是一种温和环保、安全性高的pet降解方法，包括微生物降解法和酶降解法。与化学降解法相比，生物降解法不仅大大降低了降解成本，而且不会产生额外的污染物。生物酶法直接降解pet，相较于微生物法操作环境要求更简单而且不需要补充营养物质和能量。目前，已报道的pet降解生物酶主要有角质酶、脂肪酶和petase。其中，由yoshida等人于2016年从菌种 ideonella sakaiensis分离得到的petase具有比其他酶高出5.5~120倍的降解活性，但是petase热稳定性较差，对反应条件要求严格。此外，petase制备的过程复杂，具有较高的生产成本，且在反应后回收利用率低，这些都限制了petase的广泛应用。模拟酶是通过结合天然酶的结构特征和模拟天然酶的工作机制而人工合成的一种酶。模拟酶相比天然酶有很多优势，如可调节的结构、较高的稳定性（尤其是在高温条件下）、较低的生产成本、简单的制备过程以及良好的生物相容性等。目前研究的模拟酶主要有聚合物和树枝状模拟酶、超分子类模拟酶、纳米材料模拟酶以及肽类模拟酶。多肽是一种来源丰富的材料，具有较低的毒性、良好的生物相容性、结构可调节性、可生物降解性以及较低的生产成本等优点，因此作为模拟酶材料相比其它材料有更大优势。此外，氧化石墨烯（go）无机纳米材料具有优异的电子传导特性、良好的水分散性、较高的生物相容性等优点。
3、因此，针对天然酶petase热稳定性较差、制备的过程复杂、回收利用率低等缺点，设计一种纳米纤维肽的模拟酶，成为本领域亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对天然酶petase热稳定性较差、制备的过程复杂、回收利用率低等缺点，本发明提出借助模拟酶的仿生思路，以天然酶petase为模拟对象，针对天然酶的结构特征和催化特性构建pet塑料降解模拟酶。
2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
3、本发明提供了一种纳米纤维肽，由多肽f1和多肽f2共组装而成；多肽f1的序列(如seq id no.1所示)：fmoc-ffgsdhs-conh2；多肽f2的序列(如seq id no.2所示)：fmoc-ffgsw-conh2；
4、其中fmoc为芴甲氧羰基，f为苯丙氨酸，g为甘氨酸，s为丝氨酸，d为天冬氨酸，h为组氨酸，s为丝氨酸，w为色氨酸；肽链c端酰胺化修饰。
5、本发明的纳米纤维肽能够自组装，当纳米纤维肽与go接触时，能够构建形成杂化均相水凝胶，作为模拟酶对pet膜降解具有显著的作用。
6、本发明还提供了一种纳米纤维肽-氧化石墨烯杂化均相水凝胶，由所述的纳米纤维肽与go构建而成；go为氧化石墨烯。
7、本发明还提供了纳米纤维肽-氧化石墨烯杂化均相水凝胶的制备方法，多肽f1和多肽f2孵育后共组装形成纳米纤维肽；纳米纤维肽与go形成混合体系，孵育形成均相水凝胶。
8、作为本发明的优选方式之一，多肽f1和多肽f2的摩尔比为1:1。
9、作为本发明的优选方式之一，多肽f1和多肽f2孵育的条件为：25℃下孵育24h。
10、作为本发明的优选方式之一，混合体系中纳米纤维肽与go的浓度分别为4 mm 、0.2 mg/ml。
11、作为本发明的优选方式之一，纳米纤维肽与go孵育的条件为25℃避光条件下静置12 h。
12、本发明还提供了所述的纳米纤维肽、所述的纳米纤维肽-氧化石墨烯杂化均相水凝胶作为复合模拟酶在pet降解中的应用。
13、本发明还提供了所述的纳米纤维肽、所述的纳米纤维肽-氧化石墨烯杂化均相水凝胶作为复合模拟酶在pet降解产品中的应用。
14、作为本发明的优选方式之一，pet的降解产品包括但不限于酶制剂、絮凝剂、塑料添加剂、饲料添加剂。
15、本发明提供一种纳米纤维肽-氧化石墨烯杂化均相水凝胶作为pet水解模拟酶的设计方法，包括以下步骤：
16、（1）天然酶petase活性结构域的解析：petase属于典型的α/β水解酶折叠超家族，结构中存在严格保守的催化三联体s131-h208-d177，其中组氨酸（h）可作为质子供体或受体，丝氨酸（s）作为亲核试剂，天冬氨酸（d）可以辅助组氨酸稳定过渡态，三者协同作用催化底物水解；天然酶结构中色氨酸（w）严格保守，参与底物结合；此外结构中存在氧阴离子空穴，使底物pet酯键极化，从而稳定反应中间体。
17、（2）肽序列的设计：基于天然酶的结构特点和催化机制，本发明设计了两条多肽序列（f1）fmoc-ffgsdhs-conh2和（f2）fmoc-ffgsw-conh2，肽序列包含了活性位点氨基酸（s、h、d）、结合位点氨基酸（w）和疏水骨架氨基酸（f），其中疏水骨架可通过疏水相互作用促使多肽发生共组装行为，活性氨基酸可赋予模拟酶活性；甘氨酸和丝氨酸（gs）可作为间隔肽将共组装序列与活性氨基酸间隔开且g和s的氮原子可以和pet的羟基氧原子构成氧阴离子空穴，促进pet水解。肽链n末端均修饰了芴甲氧羰基基团 (fmoc)，该基团可作为共组装促进剂，使肽链间通过π–π 堆积作用共组装形成类似天然酶结构；且可作为连接剂，使多肽通过非共价键结合到氧化石墨烯纳米材料上，以得到氧化石墨烯与纳米纤维肽的杂化复合材料。肽链c端进行酰胺化，以消除带电末端基团之间不利的静电相互作用来稳定共组装得到的结构，使其更有利于形成致密网状纤维。
18、与现有技术相比，本发明的有益效果为
19、本发明的纳米纤维肽共组装后，将纳米纤维肽和go结合共同构建复合材料模拟酶，该复合模拟酶具有制备简单、活性稳定、价格低廉等特点，并增加模拟酶的回收利用率，对模拟酶降解pet的广泛应用具有重要的推动作用。
20、肽序列中包含活性位点氨基酸（组氨酸、丝氨酸、天冬氨酸）和疏水骨架、氧化石墨烯结合位点，使其可以共组装形成类似天然酶活性中心结构并具有pet降解活性。
1.一种纳米纤维肽，其特征在于，由多肽f1和多肽f2自组装而成；
2.一种纳米纤维肽-氧化石墨烯杂化均相水凝胶，其特征在于，由权利要求1所述的纳米纤维肽与go构建而成；go为氧化石墨烯。
3.一种权利要求2所述的纳米纤维肽-氧化石墨烯杂化均相水凝胶的制备方法，其特征在于，多肽f1和多肽f2孵育后共组装形成纳米纤维肽；纳米纤维肽与go形成混合体系，孵育形成均相水凝胶。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，多肽f1和多肽f2的摩尔比为1:1；多肽f1和多肽f2孵育的条件为：25℃下孵育24h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，混合体系中纳米纤维肽与go的浓度分别为4 mm、0.2 mg/ml；纳米纤维肽与go孵育的条件为25℃避光条件下静置12 h。
6.一种权利要求2所述的纳米纤维肽-氧化石墨烯杂化均相水凝胶作为复合模拟酶在pet降解中的应用。
7.一种权利要求2所述的纳米纤维肽-氧化石墨烯杂化均相水凝胶作为复合模拟酶在制备pet降解产品中的应用。
