去鐵鐵蛋白指導(dǎo)的離散納米結(jié)構(gòu)可控組裝.pdf

1、納米尺度材料的可控組裝是納米技術(shù)研究方向之一,在基礎(chǔ)物理量子力學(xué)研究和功能納米器件構(gòu)建方面的應(yīng)用有著巨大潛力。蛋白質(zhì)納米材料因高度均質(zhì)、組裝可控、易于改造和大量制備等優(yōu)勢(shì)在納米生物學(xué)領(lǐng)域受到了科學(xué)家們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。
　　本研究構(gòu)建重組原核表達(dá)載體pET32a-ferritin,以大腸桿菌Rosetta(DE3)為表達(dá)菌株,高效表達(dá)鐵蛋白(Ferritin,Fn),純化后去除鐵核部分得到去鐵鐵蛋白(apoferritin,Afn)

2、。以去鐵鐵蛋白為支架,同時(shí)利用其內(nèi)部空間和外表面結(jié)構(gòu),高效構(gòu)建了去鐵鐵蛋白內(nèi)部合成金納米顆粒,表面交聯(lián)特定數(shù)目的CdSe/ZnS量子點(diǎn)(QDs)的三維離散納米結(jié)構(gòu)。具體通過(guò)兩步實(shí)現(xiàn):1)用去鐵鐵蛋白作為納米生物反應(yīng)器,采用納米粒子種子生長(zhǎng)法合成納米金顆粒。去鐵鐵蛋白重鏈亞鐵氧化酶催化位點(diǎn)上的組氨酸殘基結(jié)合三價(jià)金離子,以該位點(diǎn)為成核起始位點(diǎn),加入還原劑控制金離子被還原的進(jìn)程。2)通過(guò)交聯(lián)劑EDC(1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二

3、亞胺)和NHS(羥基琥珀酰亞胺),將量子點(diǎn)與含有金納米顆粒的去鐵鐵蛋白交聯(lián)。此結(jié)構(gòu)為定量研究納米粒子間的能量傳遞規(guī)律提供了理想模型,較本實(shí)驗(yàn)室前期工作不同之處在于:去鐵鐵蛋白作為一種籠狀結(jié)構(gòu),可在其內(nèi)部合成金納米顆粒,較其他蛋白質(zhì)納米材料通過(guò)自組裝包裝納米顆粒更為穩(wěn)定;其二,選用去鐵鐵蛋白為支架,其蛋白殼厚度只有2 nm,可將納米粒子間的距離由之前的8 nm縮短到2 nm,可在更短距離范圍內(nèi)研究納米粒子間的能量傳遞規(guī)律。
　　研究

4、結(jié)果:1)去鐵鐵蛋白內(nèi)部合成的金納米顆粒,經(jīng)蔗糖密度梯度離心,分離純化出直徑均一的去鐵鐵蛋白-金納米顆粒(Afn(AuNPs));2)以此樣品交聯(lián)QDs,調(diào)節(jié)Afn(AuNPs)和QDs的摩爾比例,當(dāng)Afn(AuNPs):QDs=1:1時(shí),可得到一個(gè)去鐵鐵蛋白-金納米顆粒表面交聯(lián)一個(gè)QDs的組裝體,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)離散納米結(jié)構(gòu)的可控組裝;3)交聯(lián)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組(對(duì)照組為與實(shí)驗(yàn)組相同條件及相同濃度、比例時(shí),Afn(AuNPs)與QDs的簡(jiǎn)單混