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

Des chercheurs découvrent comportement remarquable Exposée par nanostructures peptidiques

Published on April 9, 2010 at 3:04 AM

Les expériences peuvent parfois conduire à la découverte de phénomènes totalement inattendus. Tel est le cas avec le comportement remarquable exposées par les nanostructures peptidiques (sous la forme de filaments supramoléculaire) observées lors d'expériences réalisées par des chercheurs de la Northwestern University à cinq lignes de lumière-ID de l'équipe de DuPont-Dow-Nord-Ouest de l'accès collaboratif (MDN-CAT) Synchrotron Research Center du ministère américain de la source d'énergie Advanced Photon (APS) au Laboratoire national d'Argonne .

Un dessin représentant un faisceau de filaments peptide de 10 nanomètres de diamètre placé dans un réseau hexagonal. Des phénomènes similaires peuvent se produire naturellement dans le cytosquelette des cellules, la cornée de l'œil, et d'autres domaines de la biologie. En médaillon (en bas à droite) représente la structure moléculaire des filaments individuels. (Image courtoisie de SI Stupp.)

Selon le professeur Samuel Stupp, auteur principal de l'étude récemment publiée dans Science, tandis que «tenter d'élucider l'organisation hiérarchique de nanostructures peptidiques" son équipe ont découvert que lorsqu'ils sont dispersés dans l'eau, ces nanostructures pourraient organiser filamenteux en faisceaux hexagonale compacte. Les chercheurs ont été surpris de constater que, à des concentrations suffisamment élevées dans la solution, des filaments pourrait spontanément s'auto-assembler en structures cristallines (les faisceaux hexagonale emballé). Encore plus surprenant a été la constatation que les rayons X utilisés pour sonder les nanostructures aussi parfois déclenchées cristallisation filament. Ce travail peut avoir un impact notre compréhension de nanostructures dans les systèmes biologiques et de notre capacité à contrôler la structure des matériaux.

Les filaments utilisés pour cette recherche possédait un diamètre d'environ 10 nanomètres et la longueur de l'ordre de plusieurs dizaines de micromètres. Les filaments sont tirés d'une molécule synthétique contenant une courte séquence peptidique. Les peptides sont des composés contenant deux ou plusieurs acides aminés. Ici, la séquence du peptide composé de six molécules d'acides aminés alanine lié à trois molécules d'acide glutamique - en abrégé Ala6Glu3 - qui à son tour a été greffé à une molécule d'alkyle. Le résultat "supramolécules" auto-assemblés dans l'eau pour former des filaments.

Une série d'expériences a été conçu pour révéler l'arrangement des filaments dispersés dans l'eau. Différentes concentrations aqueuses des filaments ont été placés à l'intérieur de minuscules 2 mm de diamètre capillaires de quartz et a étudié l'utilisation aux petits angles diffusion des rayons X (SAXS) à la ligne de faisceau du MDN-CAT. Les concentrations variaient de 0,5 à 5 pour cent du poids. Les données SAXS révélé que toutes les concentrations de filaments réunis en faisceaux présentant un emballage hexagonal (voir fig. 1). L'organisation des filaments en faisceaux hexagonale-emballés (c'est à dire, cristallisation) est assez remarquable. Mais encore plus remarquable a été le constat que la concentration plus élevée de filaments (2 et 5 pour cent en poids) spontanément cristallisée, tandis que les solutions à faible concentration (0,5 et 1 pour cent en poids) cristallisé que par exposition aux rayons X.

Selon le professeur Stupp, la cristallisation des filaments, soit par auto-assemblage ou par exposition aux rayons X, constituent des phénomènes que «nous n'avons pas vu avant" dans d'autres systèmes supramoléculaires. Stupp a également observé que «de faire des expériences au synchrotron APS, nous avons été surpris de constater que les rayons X pourraient favoriser la cristallisation."

Une caractéristique fascinante de la cristallisation de rayons X induite a été la réversibilité du processus, ce qui était réellement visible. Utilisation de la solution à 1 pour cent en poids, 200 cumulatif secondes d'irradiation par rayons X activé la solution initialement transparent opaque, indiquant la cristallisation. Après la cessation des rayons X, l'opacité de la solution lentement diminué jusqu'à ce qu'il était clair à nouveau dans 40 minutes environ, indiquant un retour au désordre. Un SAXS expérience de suivi de la solution exposée à un certain nombre de quatre secondes x-ray bursts. Les données expérimentales ont montré que les filaments initialement non ordonnée (révélé par le premier de 4 secondes d'exposition) a progressivement subi un changement pour faisceaux hexagonale ordonnée de filaments enregistrés lors de la dernière exposition aux rayons X. Lorsque l'expérience a été répétée deux heures plus tard, les données SAXS révélé les filaments ont été une fois de plus désordonnée - la structure cristalline a disparu.

Last Update: 15. October 2011 19:49

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