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Posted in | Nanomaterials

研究员发现肽显示的卓越的工作情况 Nanostructures

Published on April 9, 2010 at 3:04 AM

实验可能有时导致在完全地意外的现象的发现上。 这样是与肽 nanostructures 显示的卓越的工作情况的实际情形 (以超分子的细丝的形式) 被观察在从西北大学的研究员完成的实验期间在杜邦西北 Dow 合作存取小组 (DND-CAT) 同步加速器研究中心的 beamline 5 ID 在美国能源部提前的光子来源 (APS)在 Argonne 国家实验室

表示捆绑 10 毫微米直径肽细丝的图画确定在一个六角列阵。 相似的现象在细胞、角膜眼睛和生物其他区细胞骨架可能自然发生。 插页 (在更低的权利) 表示各自的细丝分子结构。 (S.I. Stupp 镜象。)

根据塞缪尔 Stupp,这个研究的主要作者教授在科学最近发布了,而 “设法阐明肽 nanostructures 的分层结构组织”他的小组发现,当分散在水中,那些丝的 nanostructures 可能组织到六角充满捆绑。 研究员惊奇发现以充分地在解决方法的高浓度,细丝可能自本能地汇编到水晶结构 (六角充满捆绑)。 更加惊奇发现用于的 X-射线探查 nanostructures 有时也触发了细丝结晶。 此工作可能影响对在生物系统和我们的能力的 nanostructures 的我们的了解控制材料结构。

用于此研究的细丝拥有了大约 10 个毫微米和长度直径大约十倍测微表。 细丝从包含一个短的肽顺序的一个综合分子派生了。 肽是包含两个或多个氨基酸的化合物。 这里,肽顺序包括了与三个谷氨酸分子被结合的六个胺基代丙酸氨基酸分子 - 反过来被嫁接对一个烷基分子的缩写的 Ala6Glu3 -。 发生的 “supramolecules”在水中自汇编形成细丝。

实验顺序被设计显示在水中分散的细丝的排列。 被安置了在微小的 2 mm 直径石英血丝里面并且被学习了使用小角度 X-射线分散 (SAXS) 在 DND-CAT beamline 的细丝的不同的含水浓度。 浓度从 0.5 范围到 5 个重量百分比。 SAXS 数据表示细丝的所有浓度被综合到陈列一个六角装箱的捆绑 (参见图 1)。 细丝的组织到六角充满捆绑 (即,结晶) 里是相当卓越的。 但是更加卓越的是细丝的观察 (2 个和 5 个重量的更高的浓度百分比) 本能地明确,而低浓度解决方法 (0.5 和 1 个重量百分比) 通过 X-射线风险仅结晶了。

根据结晶教授 Stupp,细丝的,由自集合或由 X-射线风险,请构成在前 “我们没看见”在其他超分子的系统的现象。 Stupp 也注意到 “在执行在 APS 同步加速器的实验,我们惊奇发现 X-射线可能促进结晶”。

x 射波诱发的结晶的一个引人入胜的功能是进程的反演性,实际上是可视的。 使用 1 个重量百分比解决方法,渐增 200 秒 X-射线辐照区域启用这个最初透明解决方法不透明,指示结晶。 在 X-射线停止以后,解决方法的不透明迟缓地减少了,直到再是确切在大约 40 分钟内,指示回归到紊乱。 继续采取的行动 SAXS 实验显示了这个解决方法在一定数量的 4 第二 X-射线爆炸。 实验数据向显示最初无序的细丝 (显示由第一个 4 第二个风险) 逐渐进行了对六角被命令的捆绑的更改细丝如被记录在最后 X-射线风险期间。 当这个实验被重复了以后二时数, SAXS 数据显示了细丝再次是混乱的 - 这个水晶结构消失。

研究员考虑额外的系数是否也许已经造成了细丝预定。 强烈的 X-射线可能创建在解决方法内的新的化合物由于电离,以及导致细微的热化。 然而,丝的解决方法的随后的试验证明不需要的化工种类,和热量作用,未起在自发或 x 射波被触发的结晶的作用。

关于这个基本的结构负责对结晶,研究员构想水晶域的长期稳定性是在二反对的紧张之间的一个平衡: 位于细丝的电荷 (当地或导致由 X-射线辐照区域) 倾向于推进单独丝的捆绑,而细丝的陷害在大型网络内的导致内部机械压缩。

实验数据表示,当细丝浓度增长,细丝的数量在捆绑内的增加了,直到细丝的重要浓度导致他们的在捆绑 (即结晶) 内的自发六角排列。 另一方面,更低的丝的浓度 - 无法本能地结晶 - 可能如此只执行,当 X-射线增加了在细丝的电荷密度’表面,从而更改相互细丝强制平衡倾向于结晶。

创建他们的人造水晶丝的网络的同一个结构说不定在生物细胞的工作,主导的教授观察的 Stupp “此研究可能帮助我们了解 nanostructures 的组织在生物系统的,并且可能也有在控制材料结构的应用”。

更多信息: Honggang Cui, E. 托马斯 Pashuck,尤里 S. Velichko,史蒂文 J. Weigand,安德鲁 G. Cheetham,克里斯蒂娜 J. Newcomb 和塞缪尔在长距离的 I. Stupp, “自发和 X 射波被触发的结晶在自汇编的细丝网络”,科学 327, 555 (2010 1月 29日)。 DOI : 10.1126/science.1182340

Last Update: 12. January 2012 21:56

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