Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
Posted in | Nanomedicine | Nanomaterials

Berkeley Lab siyentipiko ay nakunan Paglago ng mga protina-Studded ibabaw Mineral

Published on December 15, 2009 at 7:01 PM

Siyentipiko sa Lawrence Berkeley National Laboratory ng molekular pandayan nakunan ang paglago ng mga protina-studded ibabaw mineral na may walang uliran resolution, na nagbibigay ng isang sulyap sa key istruktura na mga materyales na engineered sa pamamagitan ng buhay na system. Mataas na resolution pamamaraan Ang koponan ay nagpapakita ng mga natural na mga mekanismo na trabaho sa pamamagitan ng mga nilalang sa dagat at sa pampang kapwa, at maaaring magbigay ng isang paraan upang obserbahan at patnubapan ito kristal sa paglago bilang ito nangyayari.

Modelo ng mga peptides at ang kristal na istraktura ng kaltsyum oxalate monohydrate sa isang atomic mikroskopyo ng lakas ng imahe na nakolekta habang kristal paglago. Ang ilalim na gilid ng imahe na ito ay tungkol sa 60 atoms sa buong. (Imahe kagandahang-loob ng Jim DeYoreo, et. Al)

Para sa mga milyon-milyong taon, ang mga organismo mula sa algae sa tao ginamit biomineralization-proseso ng pag-aayos ng mga mineral tulad ng kaltsyum karbonat sa biological system upang bumuo ng shell, spines, buto at iba pang mga istruktura na materyales. Kamakailan, ang mga mananaliksik ay sinimulan upang lumutas ng istraktura at komposisyon ng mga biominerals. Gayunpaman, ang unawa kung paano biomolecules ay makipag-ugnayan sa mineral sa form ng mga kumplikadong mga architectures manatiling isang mabigat na hamon, tulad ng ito ay nangangailangan ng molekular-level na resolution at mabilis na-imaging mga kakayahan na hindi mabagabag o baguhin ang lokal na kapaligiran.

Atomic-lakas mikroskopya, na track nanometer-scale na Hills at lambak sa buong lupain ng isang kristal na may isang matalim probe, ay madalas na ginagamit sa pag-aaral ng mga ibabaw. Ang deflections isang probe nakatagpo sa isang materyal ay isinalin sa elektrikal signal na pagkatapos ay ginagamit upang lumikha ng isang imahe ng sa ibabaw. Gayunman, ang isang maingat kumilos pagbabalanse ay kinakailangan upang mapanatili ang resolution na ibinigay sa pamamagitan ng isang matalim na probe at ang flexibility na kailangan umalis sa malambot biological molecule mapanatag. Ngayon, molekular pandayan mananaliksik ay nakabuo ng isang tool upang mabatid ang mga maselan na biological mga materyales at mga minuto undulations sa isang kristal sa ibabaw ng lahat habang nanonood ng ang mineralization proseso ng pagkakaroon ng mga proteins.

"Aming natagpuan ang diskarte ng isang sa patuloy na imahe malambot macromolecules sa isang hard ibabaw ng kristal sa molecular resolution, at hindi na namin nagawa ito sa solusyon at sa kuwarto ng temperatura, na kung saan ay mas naaangkop sa natural na kapaligiran," sabi ni Jim DeYoreo, representante director ng molekular pandayan, ang isang US Kagawaran ng Enerhiya Pambansang User pasilidad na matatagpuan sa Berkeley Lab na nagbibigay ng suporta sa nanoscience mga mananaliksik sa buong mundo.

"Sa mga hybrid probes na ito, maaari naming literal panoorin bio-molecule na makipag-ugnayan sa isang kristal na ibabaw ng kristal ang lumalaki ng isang atomic hakbang sa isang pagkakataon. Walang sinuman ay magagawang upang panoorin ang proseso sa ganitong uri ng resolution hanggang ngayon, "sabi ni Raymond Friddle, isang post-ng doktor na pantas sa Lawrence Berkeley Pambansang Laboratory.

DeYoreo, Friddle, co-may-akda Matt Weaver at Roger Qiu (Lawrence Livermore Pambansang Laboratory), Bill Casey (University of California, Davis) at Andrzej Wierzbicki (University of Southern Alabama), ginamit ang mga 'hybrid' atomic-lakas mikroskopyo probes sa pag-aaral ang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng isang lumalagong kristal ng kaltsyum oxalate monohydrate, isang mineral na sa tao na mga bato bato, at peptides, polimer molecule na isagawa ang metabolic function sa mga cell sa buhay. Ang mga hybrid probes na pagsamahin katulisan at kakayahang umangkop, na kung saan ay mahalaga sa pagkamit ang bilis at resolution na kinakailangan upang masubaybayan ang lumalaking kristal na may kaunting gulo sa ang peptides.

Natuklasan Ang koponan ay ibunyag ng isang komplikadong proseso. Sa isang positibong sisingilin na facet ng kaltsyum oxalate monohydrate, ang mga peptides form ng isang pelikula na kilos tulad ng isang lumipat upang i-kristal paglago sa o off. Gayunpaman, sa isang negatibong sisingilin facet, peptides tulakan magkasama sa ibabaw upang lumikha ng mga kumpol na mabagal o mapabilis kristal paglago.

"Ipakita ng aming mga resulta ng ang mga epekto ng mga peptides sa isang lumalagong na kristal ay malayo mas kumplikado kaysa sa mas simple, maliit na mga molecule. Ang mga hugis ng mga peptides sa solusyon ay may posibilidad na magbago, at depende sa mga kondisyon, ang mga kumplikadong proseso kung saan ang mga peptides dumikit ibabaw ay nagbibigay-daan sa kanila upang kontrolin ang mga kristal paglago tulad ng isang hanay ng mga 'Lilipat, throttles at preno, "Ang Friddle sabi. "Maaari silang alinman mabagal o mapabilis paglago, o kahit na lumipat ito nang masakit mula sa sa off sa mga maliliit na mga pagbabago sa mga kondisyon ng solusyon."

Ng koponan ang mga plano upang gamitin ang kanilang mga bagong diskarte upang siyasatin ang mga pangunahing physics ng kristal na ibabaw sa mga solusyon at palalimin ang kanilang unawa kung paano biomolecules at kristal makipag-ugnay. "Naniniwala kami na ang mga resulta na ito ay ilatag ang pundasyon para sa mas mahusay na kontrol sa mga teknolohiko kristal, biomimetic approach sa pagbubuo ng mga materyales, at mga potensyal na therapies para sa mga hard-tissue pathologies," DeYoreo nagdadagdag.

Ang papel na "Subnanometer atomic lakas mikroskopya ng peptide-mineral link clustering pakikipag-ugnayan at kumpetisyon sa pagpabibilis at sakuna," sa pamamagitan ng Raymond Friddle, Matt Weaver, Roger Qiu, Andrzej Wierzbicki, William H. Casey at James J. DeYoreo, lumilitaw sa mga pamamaraan ng National Academy of Sciences at ay magagamit sa mga pamamaraan ng National Academy of Sciences online.

Ang trabaho sa molekular pandayan ay suportado ng ang Director, Office of Science, Office of Basic Enerhiya Sciences, Division ng Materyales Science at Engineering, ng Doe sa ilalim ng Kontrata ng No. DE-AC02-05CH11231.

Last Update: 8. October 2011 19:26

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit