Posted in | Nanomaterials

研究員發現肽顯示的卓越的工作情況 Nanostructures

Published on April 9, 2010 at 3:04 AM

實驗可能有時導致在完全地意外的現象的發現上。 這樣是與肽 nanostructures 顯示的卓越的工作情況的實際情形 (以超分子的細絲的形式) 被觀察在從西北大學的研究員完成的實驗期間在杜邦西北 Dow 合作存取小組 (DND-CAT) 同步加速器研究中心的 beamline 5 ID 在美國能源部提前的光子來源 (APS)在 Argonne 國家實驗室

表示捆綁 10 毫微米直徑肽細絲的圖畫確定在一個六角列陣。 相似的現象在細胞、角膜眼睛和生物其他區細胞骨架可能自然發生。 插頁 (在更低的權利) 表示各自的細絲分子結構。 (S.I. Stupp 鏡像。)

根據塞繆爾 Stupp,這個研究的主要作者教授在科學最近發布了,而 「設法闡明肽 nanostructures 的分層結構組織」他的小組發現,當分散在水中,那些絲的 nanostructures 可能組織到六角充滿捆綁。 研究員驚奇發現以充分地在解決方法的高濃度,細絲可能自本能地彙編到水晶結構 (六角充滿捆綁)。 更加驚奇發現用於的 X-射線探查 nanostructures 有時也觸發了細絲結晶。 此工作可能影響對在生物系統和我們的能力的 nanostructures 的我們的瞭解控制材料結構。

用於此研究的細絲擁有了大約 10 個毫微米和長度直徑大約十倍測微表。 細絲從包含一個短的肽順序的一個綜合分子派生了。 肽是包含兩個或多個氨基酸的化合物。 這裡,肽順序包括了與三個谷氨酸分子被結合的六個胺基代丙酸氨基酸分子 - 反過來被嫁接對一個烷基分子的縮寫的 Ala6Glu3 -。 發生的 「supramolecules」在水中自彙編形成細絲。

實驗順序被設計顯示在水中分散的細絲的排列。 被安置了在微小的 2 mm 直徑石英血絲裡面并且被學習了使用小角度 X-射線分散 (SAXS) 在 DND-CAT beamline 的細絲的不同的含水濃度。 濃度從 0.5 範圍到 5 個重量百分比。 SAXS 數據表示細絲的所有濃度被綜合到陳列一個六角裝箱的捆綁 (參見圖 1)。 細絲的組織到六角充滿捆綁 (即,結晶) 裡是相當卓越的。 但是更加卓越的是細絲的觀察 (2 個和 5 個重量的更高的濃度百分比) 本能地明確,而低濃度解決方法 (0.5 和 1 個重量百分比) 通過 X-射線風險仅結晶了。

根據結晶教授 Stupp,細絲的,由自集合或由 X-射線風險,请構成在前 「我們沒看見」在其他超分子的系統的現象。 Stupp 也注意到 「在執行在 APS 同步加速器的實驗,我們驚奇發現 X-射線可能促進結晶」。

x 射波誘發的結晶的一個引人入勝的功能是進程的反演性,實際上是可視的。 使用 1 個重量百分比解決方法,漸增 200 秒 X-射線輻照區域啟用這個最初透明解決方法不透明,指示結晶。 在 X-射線停止以後,解決方法的不透明遲緩地減少了,直到再是確切在大約 40 分鐘內,指示回歸到紊亂。 繼續採取的行動 SAXS 實驗顯示了這個解決方法在一定數量的 4 第二 X-射線爆炸。 實驗數據向顯示最初無序的細絲 (顯示由第一個 4 第二個風險) 逐漸進行了對六角被命令的捆綁的更改細絲如被記錄在最後 X-射線風險期間。 當這個實驗被重複了以後二時數, SAXS 數據顯示了細絲再次是混亂的 - 這個水晶結構消失。

研究員考慮額外的系數是否也許已经造成了細絲預定。 強烈的 X-射線可能創建在解決方法內的新的化合物由於電離,以及導致細微的熱化。 然而,絲的解決方法的隨後的試驗證明不需要的化工種類,和熱量作用,未起在自發或 x 射波被觸發的結晶的作用。

關於這個基本的結構負責對結晶,研究員構想水晶域的長期穩定性是在二反對的緊張之間的一個平衡: 位於細絲的電荷 (當地或導致由 X-射線輻照區域) 傾向於推進單獨絲的捆綁,而細絲的陷害在大型網絡內的導致內部機械壓縮。

實驗數據表示,當細絲濃度增長,細絲的數量在捆綁內的增加了,直到細絲的重要濃度導致他們的在捆綁 (即結晶) 內的自發六角排列。 另一方面,更低的絲的濃度 - 無法本能地結晶 - 可能如此只執行,當 X-射線增加了在細絲的電荷密度』表面,從而更改相互細絲強制平衡傾向於結晶。

創建他們的人造水晶絲的網絡的同一個結構說不定在生物細胞的工作,主導的教授觀察的 Stupp 「此研究可能幫助我們瞭解 nanostructures 的組織在生物系統的,并且可能也有在控制材料結構的應用」。

更多信息: Honggang Cui, E. 托馬斯 Pashuck,尤裡 S. Velichko,史蒂文 J. Weigand,安德魯 G. Cheetham,克里斯蒂娜 J. Newcomb 和塞繆爾在長距離的 I. Stupp, 「自發和 X 射波被觸發的結晶在自彙編的細絲網絡」,科學 327, 555 (2010 1月 29日)。 DOI : 10.1126/science.1182340

Last Update: 25. January 2012 17:59

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