Nanomaterials의 안정화에 있는 생물학 실재물

Charusheela Rameteke의

Charusheela Rameteke, Tapan Chakrabarti 및 RAM 화신 Pandey 의 환경 생물공학 부, 국제적인 환경 기술 연구 학회, 인도
대응 저자: ra_pandey@neeri.res.in, charu.click@gmail.com

nanomaterials의 종합은 그들의 특별한 속성 및 계속 근본적인 응용 때문에 나노 과학 지역 사회에 있는 최대 중요성의 지역입니다.

nanomaterials, 연구원에 있는 증가 수요 때문에 nanomaterials의 종합에 있는 다량 관심사를 취하고 뿐 아니라 새로운 종합 기술을 평가하고 있습니다.

다수 접근이 nanomaterials (i.e 화학, 물리 또는 생물학)의 종합을 위해 채택될 수 있더라도, 종합 프로세스 도중 에이전트를 안정시키기의 사용을 위한 피할 수 있는 필요가 있습니다. nanomaterials의 우수한 안정성 그리고 균질성은 에이전트를 안정시키기의 사용을 통해 달성될 수 있습니다.

핵산은 단위체 뉴클레오티드의 사슬로 구성된 고분자입니다. 생화학에서 이 분자는 세포 내의 유전 정보 또는 양식 구조물을 전송합니다. 일반적인 핵산은입니다 디옥시리보 핵산 (DNA) 및 리보 핵산 (RNA)

디옥시리보 핵산 (DNA)는 모든 알려진 살아있는 유기체 및 몇몇 바이러스의 발달 그리고 작용에서 사용된 유전 명령을 포함하는 핵산입니다.

리보 핵산 (RNA)는 뉴클레오티드 부대의 긴사슬로 이루어져 있는 분자의 생물학으로 중요한 모형입니다. RNA는 DNA와 아주 유사하, 그러나 약간 중요한 구조상 세부사항에서 다릅니다.

4개의 원리의 한을 통해 작동하는 nanomaterials의 안정화를 위해 유효한 몇몇 물리 화학적인 절차가 있습니다: ligand 용매에 의하여 정전기, 입체, electrosteric 안정화 그리고 안정화1. , nanomaterials의 안정화를 위한 물리 화학적인 절차가 기초가 튼튼하더라도, 위험한 화학제품 및 사례의 사용을 관련시키는 때 환경을 위해 자본집약 적이고 위험한의 중요한 불리를 소유합니다.

nanomaterials의 종합을 위한 생물 체계의 사용은 고대 시간부터 잘 보고되었습니다2. biocomponents를 종합하는 nanomaterial에는 종합되는 nanomaterial에 우수한 안정성 제공의 추가한 이점이 있습니다. nanomaterials의 종합을 위한 machineries 그리고 근본적인 기계장치가 연구원에 의해 광대하게 공부되더라도 에도 불구하고, nanomaterial 종합 프로토콜에 있는 안정시키는 실재물은 탐험되지 않 남아 있습니다.

이 약품은 생물학 실재물에 의하여 nanomaterial의 안정화에 서론 개관을 제공합니다. 안정화의 사이트에 따라서, 그(것)들은 2명 단으로 분류되었습니다: 생체 조건 안정시키는 실재물 및 생체외 안정시키는 실재물 (숫자 1).

숫자 1: nanomaterials의 안정화에 있는 생물학 실재물

생체외 안정화

nanomaterials가 어떤 생물계든지, i.e 박테리아, 균류, 공장 또는 그들의 추출에 가까운 근접에서 종합될 때, 안정화는 생체외 안정화로 분류됩니다. 안정화는 "모자" 종합된 nanomaterial 유생분자의 단일 단위를 통해서 달성됩니다. phytochelatins로 불린 종합된 nanomaterials의 생체외 안정화를 위해 금속 의무적인 분자의 단백질 펩티드 및 특별한 종류와 같은 유생분자는 이용됩니다.

세균성과 버섯 모양 nanoparticles 종합의 경우에는, 안정화는 특정 단백질에 세포내로 찾아내거나 extracellulary 매체로 풀어 놓았습니다 기인했습니다3,4. nanomaterials의 종합 후에, 이 안정시키는 단백질은 적합한 물개 양식을 제공해서 안정되어 있는 구조물 nanomaterials 금속 nanomaterial에 책임을 중화하고 가정됩니다.

nanomaterials가 박테리아와 균류에 가까운 근접에서 종합될 때, 안정화는 세포내로 있거나 extracellulary 매체로 풀어 놓이는의 사용을 통해 특정 단백질 달성됩니다3,4. 이 안정시키는 단백질은 nanomaterials가 종합된 후에 금속 nanomaterial에 책임을 중화합니다.

금속 여러가지 단백질의 상호 작용은 문서에서 기록이 잘되고 반응물의 중요한 안정성 불변의 것의 철저한 연구 결과는 단백질이 nanomaterials의 안정화에 책임 있다는 것을 것을의 발견을 지원합니다. 금속 단백질 유대는 그것의 자유 식에 비교하여 분자를 추가 안정성 제공합니다5. 자유로운 아미노 그룹, sulfahydryl 및 아황산 단과 proteinecious 구조물에 관하여 중요한 안정성 불변의 것 비교에, 자유로운 아미노기를 가진 실재물은 nanoscale에 금속 종에 추가 안정성을 제공합니다.

효모와 조류의 경우에는, 안정화는 phytochelatins에게 불린 펩티드의 특별한 종류에 의해 초래됩니다6,7. Phytochelatins는 3 아미노산 즉 글리신, 시스테인 및 글루타민으로 이루어져 있는 metallothiones의 기능적인 아날로그입니다. 안정화는 thiolate 조화에 의해 금속 이온의 바인딩을 통해서 금속 복합물을 형성하기 위하여 달성됩니다8.

최근에, siderophore의 사용, extracellular 매체에 있는 철의 존재에 응하여 해조 세포에 의해 은닉되는 분자의 특별한 종류에 의해 광합성 조류, nanoparticle의 안정화에서 달성되었습니다 보고되었습니다9. 공장에서는, nanomaterials의 안정화 기계장치는 문서 보고에 의하여 포함하지 않습니다10. 그러나, 그 외 여러분 Shankar는 금속 nanoparticles를 안정시키는 표면 활성 분자이기 위하여, (2004년) 잎 국물의 flavanone 그리고 테르펜류 성분을 건의했습니다11. 주로 공장에서 찾아내는 phytochelatins로 다른 주에, 또한 nanomatrerials의 안정화에서 기여하기 위하여 건의될 수 있습니다.

생체외 안정화의 종류의 밑에 토론된 이 실재물은 전부 또한 생물 체계에서 추출되고 nanomaterials 안정화를 위해 VIVO에서 이용될 수 있습니다12.

생체 조건 안정화

이 종류는 nanomaterials 안정화를 위해 그러나 살아있는 시스템 이상으로서만 개발될 수 있는 그 유생분자를 포함합니다. 이 유생분자 실재물은 nanomaterials 안정화를 지원 템플렛을 제공합니다. 그러므로, 그것은 또한 템플렛에 의하여 지원된 안정화로 간주될 수 있습니다.

템플렛으로 바이러스

바이러스; 특정의, 바이러스성 비계이기 위하여는 무기 물자의 핵형성 그리고 집합에 있는 템플렛으로 사용됩니다. 바이러스성 비계에는 아주 편성한 nano 구조물이 있고 구조물 안에서 encaged 물자는 nanoscale에 또한 있습니다. 예를 들면, 동부 chorotic 얼룩 바이러스에는 (CCMV) 그것의 구멍에 있는 단백질 쉘 및 RNA가 있습니다. 코어에 있는 이 RNA는 제거되골 만든 구멍은 nanocrystals를 증가하기 위하여 이용될 수 있습니다. RNA의 제거 후에 이 구멍 안쪽에 형성된 책임은 물자의 안정화에 중화한 지도입니다.

CCMV가 polytungstate nanoparticles의 대형을 위해 사용되었다는 것은 이 접근을 채택해서, 보고되었습니다13. 마찬가지로, 동부 모자이크 바이러스는 무기 물자의 강화 작용을 위해 핵형성 감금소로 이용되고 담배 모자이크 바이러스는 또한 PbS와 카드뮴의 종합 그리고 안정화를 위해 이용되었습니다14. 이런 경우에, 책임 보충은 encavitated 금속 이온에 필연적인 책임 중립화에 선행되었습니다.

살해자

다량 주의를인 세포 지상 단백질 층 끌거나 살해자가 많은 박테리아 및 시원 세균에서, 찾아낸 템플렛의 다른 보기는 유생분자를 지원했습니다. 이들은 입자 크기 (직경에 있는 3-15 nm), interparticle 간격 (30까지 nm) 및 격자 대칭 (비스듬하고, 정연한 또는 6각형)의 넓은 범위를 가진 무기 nanocrystalline superlattices의 종합을 허용하는 유기 템플렛입니다15.

살해자 단백질은 어떤 기질든지에 둘 때 특별한 속성을의 층을 형성하는 계층적 구조로 재조립해 달라고 하고 nanoparticles 대형을 위한 적당한 템플렛으로 이렇게 작동합니다. 이 속성은 Sposarcina 박테리아 Sulfolobus 호산성 acidocaldariusureae에서 잘 설명되었습니다16.

각각 박테리아에게서 살해자 단백질은 고상 지지체에 예금되고 금속 소금 해결책에 그 후에 드러냈습니다. 이것은 대량 물자의 그것과 과감하게 달랐던 예외적 속성을 가진 정규로 배열한 nanoparticles의 대형 귀착됩니다. , 가까운 장래에, 재조합형 DNA 기술에 의하여 살해자 단백질의 수정이 중요하게 적용되는 살해자 연구의 발달을 좌우할 것이라는 점을 추가로, 예상될 수 있습니다15,17. 위 면담의 문맥에서는, 살해자는 nanomaterials 안정화를 최고 템플렛을 제공하는 것을 보입니다.

Ferritin

, 포유류 기점에서 단백질 전에 언급하는 것과 같이, ferritin는 또한 nanomaterial 대형을 위해 템플렛으로 이용되었습니다. 그것은 철 인산염, 철 비산염, 철 vanadate, 철 몰리브덴산염, 카드뮴 황하물 및 아연 아세틸렌산염 nanoparticles의 종합 뿐 아니라 안정화를 위해 이전에 사용되었습니다18-20. ferritin 감금소 안쪽에 nanopartiles의 안정화는 또한 일어나고 전하 분포 전용 때문에 추정됩니다.

이론적인 계산은 안 표면에는 부정적인 알짜 전하가 있는 동안 ferritin의 외부 표면의 잠재력이 순수한 포지티브이다는 것을 보여주었습니다. 안과 외부 표면은 경로를 제공하는 채널 통신로에 의해 양이온이 구멍을 오도록 연결됩니다. 구멍에 있는 양이온은 안 표면에 그 때 묶을 수 있습니다. 의무 사이트는 구멍이 결정으로 채워질 때 결정화, 그러나 결정화 끝을 위한 핵이 됩니다21.

핵산

모든 상기 목록으로 만들어진 안정시키는 실재물은 그렇다 하고, naoparticles의 안정화를 위한 템플렛으로 작동할 수 있는 고분자의 또 다른 종류가 있습니다. 화학적으로 변경한 기지를 가진 단 하나 좌초된 DNA 및 DNA 쌍신회로 뿐 아니라 RNAs는 functionalized nanoparticles의 연결을 위해 사용될 수 있습니다.

이 방법의 이점은 nanoparticles가 DNA의 종합 도중 잠재적으로 변경한 기지이라고 삽입되다 어디든지 둘 수 있다 입니다. 두 배에 의하여 좌초된 DNA에서는, 기지는 대략 0.34 nm로 분리되, 이하 나노미터 정밀도를 가진 입자의 배치를 허용하. 따라서 입자의 배열은 입자의 DNA 템플렛 그리고 규모의 디자인 서만 에 의지하고 있습니다22.

설계한 DNA 물가는 우수한 템플렛으로 nanoparticles의 분자 사이 거리가 자유로이 변화되기 수 있기 때문에 작동할 수 있습니다. 게다가, 종합된 2 DNA 물가는 더 긴 DNA 물가를 얻기 위하여 서로에게 결합될 수 있습니다. 각종 연구원은 DNA 지대해에 nanoparticles를 이와같이 안정시키기 위하여 성공했습니다23-26.

상기의 면담에서 안정화의 합리성이 안정시키는 분자의 전반적인 책임 및 유효 전하 중립화에 있는 그것의 잠재력에서 속인다는 것을 위에 생체외에서 그리고 VIVO에서 nanomaterials의 생물 실재물 안정화에 의하여, 종결될 수 있습니다. 그러므로 금속의 주위에 금속 및 그것의 공간 배열의 캡핑에서 관련시킨 미생물의 성분의 구조물을 이해하는 것이 필요합니다. 금속과 안정시키는 실재물 사이에서 설치된 결합의 본질로 수사는 또한 안정화의 기계장치 이해에서 많게 봉사할 것입니다.


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저작권 AZoNano.com, Charusheela Rameteke (국제적인 환경 기술 연구 학회)

Date Added: Mar 23, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 01:34

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