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蛋白質散布的礦物表面伯克利實驗室科學家印象的增長

Published on December 15, 2009 at 7:01 PM

勞倫斯伯克利國家實驗室的分子鑄造廠的科學家有印象蛋白質散布的礦物表面增長與史無前例的解決方法的,提供瞥見到生活系統設計的關鍵結構上的材料。 當它發生,小組的高分辨率技術顯示生物使用的自然結構海上和在岸,并且可能提供方法觀察和操縱此晶體成長。

肽和鈣在晶體成長期間收集的一個基本強制顯微鏡圖像的乙二酸酯一水化物晶體結構設計。 此圖像下緣是大約 60 個原子。 (吉姆 DeYoreo 鏡像,和。 Al)

对百萬幾年,有機體從海藻到人使用了組織礦物的 biomineralization-the 進程例如碳酸鈣到生物系統對生成殼、脊椎、骨頭和其他結構上的材料。 最近,研究員開始解開這些 biominerals 的結構和構成。 然而,知道原生質如何與礦物配合形成這些複雜結構保持一個強大的挑戰,因為它要求不干擾也不修改這個當地環境的分子級的解決方法和迅速想像功能。

基本強制顯微學,跟蹤毫微米縮放比例小山和谷在水晶的地形間有鋒利的探測的,是常用的學習表面。 探測在材料間遇到的偏折被轉換成電信號然後用於生成表面的圖像。 然而,要求一次仔細平衡操作維護鋒利的探測提供的這個解決方法和必要的這種靈活性留下軟的生物分子鎮定自若。 現在,開發了一個工具能辯明精美生物材料和詳細的波動在水晶的表面所有一會兒注意成礦進程的分子鑄造廠研究員在蛋白質面前。

「我們一貫地找到一個途徑對在困難水晶表面的圖像軟的大分子與分子解決方法,并且我們執行它在解決方法,并且在室溫,是可適用對自然環境」,副主任說吉姆 DeYoreo,分子鑄造廠,美國能源部的國家用戶設備位於提供技術支持給 nanoscience 研究員環球的伯克利實驗室。

當水晶每次,生長一個基本步驟 「與這些雜種探測,我們可以字面上注意原生質與水晶表面配合。 沒人能直到現在注意與這種的此進程解決方法」,一位博士後的學者說 Raymond Friddle,勞倫斯伯克利國家實驗室的。

DeYoreo, Friddle,共同執筆者馬特織工和羅傑 Qiu (勞倫斯 Livermore 國家實驗室),比爾 Casey (加州大學,迪維斯) 和 Andrzej Wierzbicki (南阿拉巴馬的大學),使用的這些 「雜種』基本強制顯微鏡探查學習鈣乙二酸酯一水化物生長水晶,礦物存在人力腎結石和肽,執行在活細胞的新陳代謝的功能的聚合物分子之間的交往。 這些雜種探測結合鋒利和靈活性,是關鍵的在達到要求的這個速度和解決方法監控與最小的干擾的生長水晶到肽。

小組的發現顯示一個複雜進程。 在鈣乙二酸酯一水化物一個帶陽電荷的小平面,肽形成操作像切換啟用晶體成長開/關的影片。 然而,在一個帶負電荷的小平面,肽在表面一起擠創建慢或请加速晶體成長的字符串。

「我們的結果顯示肽的作用對生長水晶複雜比與更加簡單,小的分子。 肽形狀在解決方法的傾向於動搖,并且根據條件,複雜進程肽堅持表面給他們控制像一套的晶體成長 「切換,節流孔和閘』」, Friddle 說。 「他們可以減慢或加速增長,甚至從尖銳轉換它到與在解決方法情況的零錢」。

這個小組計劃使用他們新的途徑調查水晶表面根本物理在解決方法的和加深他們的瞭解對原生質和水晶如何配合。 「我們相信這些結果將打更好的控制對技術水晶,對材料綜合的 biomimetic 途徑的基礎,并且難組織病理學的潛在的療法」, DeYoreo 補充說。

肽礦物交往紙 「Subnanometer 基本強制顯微學與加速度和浩劫鏈接成群和競爭」,由 Raymond Friddle,馬特織工、羅傑 Qiu, Andrzej Wierzbicki,威廉 H. Casey 和詹姆斯 J. DeYoreo,出現於國家科學院的行動并且在線是可用在國家科學院的行動。

主任支持在分子鑄造廠的此工作,科學辦公室,基本的能源科學,材料學分部和工程辦公室,母鹿根據合同不 DE-AC02-05CH11231。

Last Update: 25. January 2012 10:28

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