Science重要技术进展：蛋白质组装模拟纳米芯片

　　

生物通报道：美国密歇根大学的研究人员发现了一种将流体聚集纳米晶体转为自由浮动薄片的方法——生命体中一些蛋白质组装的过程也是采用这种方式。这项研究的相关文章将会刊登在10月13日的《科学》杂志上。

 

密歇根大学化学工程、材料科学和工程教授Sharon  Glotzer表示，该研究在生物学和纳米科学的两个基本组成元件——蛋白质和纳米粒子之间建立了一个重要衔接，这项突破对从下而上地将材料聚集起来用于药物释放和能源等领域具有巨大的潜力。

 

Glotzer的博士后Kotov说，这项工作的重要性在于它在蛋白质世界和纳米科技世界之间建立了一个关键衔接。一旦我们知道如何控制纳米粒子与它们自组装能力之间的力量，将使我们在一系列应用中受益，例如光捕获纳米粒子装置和像蛋白质一样但实质上却是纳米粒子的新药。

 

根据纳米粒子的大小，在紫外照射之下薄片能呈现从鲜绿色到深红的颜色。薄片由碲化镉晶体（太阳能电池材料）做成，薄片的宽度大约2微米，厚度约为人头发的1/5。Glotzer说，科学家早已知道如何将纳米粒子制成薄片，但那些薄片仅仅在粒子处于两种流体之间时才能获得，从未在单流体表面上获得过。

 

该项工作三年前始于Kotov的实验室，他和他的团队在实验中发现了薄片，虽然得到了薄片，但是他们不能确定是如何制造出来的。

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Kotov说，“我们知道某些特定蛋白质在生命体内自组装到称为S-layers的层里，”S-layers蛋白包括各种各样的细菌及其他称为archaea的单细胞原核生物的最外层的细胞被膜蛋白，他们在表面和界面能形成正方形、六角形或其他外形的第2薄片，并被困在流体中。研究团队致力于建立控制S-layer蛋白质自组装的力量与控制纳米粒子自组装的力量之间的联系。Glotzer的团队也参与到这项工作当中，专门从事计算机建模和仿真。

Glotzer研究组的另一名华裔博士后张振立（Zhenli Zhang）根据Kotov实验室的另外一名华裔博士后唐智勇（Zhiyong Tang）进行的试验获得的信息尝试不同的力量联合。该研究对发现，CdTe纳米晶体的独特形状提升了一种组合力量，从而导致形成异常的二维外形。Kotov研究团队随后的实验表明，其中任一力量的缺失，薄片都不能形成，这种结果证实了上述模仿预言。

Glotzer指出，自组装是生产具有特定的几何和物理化学表面特性的生物学分子组织序列的基本自然组装原则。在生产功能纳米材料和设备时，如果人们可以适当地设计模块，自组装较传统制造业方法就会显现出实质的优势。

 

这篇刊登在《科学》杂志上的论文的题目为“Self-assembly of CdTe Nanocrystals into Free-Floating Sheets”。（生物通杨遥）

 

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