W nowej publikacji powstałej na CryoEM, naukowcy pokazują jak zaprojektowana struktura białkowa może służyć do precyzyjnego rozmieszczenia nanocząsteczek złota w przestrzeni

Nanocząstki metali

Nanocząstki metali mają szeroką gamę zastosowań, z których wiele wynika z faktu, że bardzo małe cząstki o średnicy od kilku nanometrów do dziesiątek nanometrów mogą mieć bardzo różne właściwości od tego samego materiału w większej skali (nanometr to zaledwie jedna miliardowa metra). Takie cząsteczki są używane jako katalizatory, środki barwiące, a nawet mogą tworzyć powłoki antybakteryjne. Niektóre efekty są spowodowane specyficznym rozmieszczeniem cząstek w przestrzeni i odległością między nimi, jednakże parametry te są bardzo trudne do kontrolowania. Co więcej cząstki są zwykle używane w roztworze, w którym poruszają się losowo jak drobinki kurzu w powietrzu.

W obecnych pracach naukowcy z Laboratorium Bionanonauki i Biochemii (Heddle Lab) Małopolskiego Centrum Biotechnologii (MCB) Uniwersytetu Jagiellońskiego wykazali, że sztuczna struktura białkowa, pusta kula zwana klatką TRAP, była w stanie pełnić rolę rusztowania i zapewnić regularnie rozmieszczone punkty mocowania dla małych nanocząstek złota. „Klatka TRAP sama w sobie jest niewielka, ale mając średnicę około 15 nm jest wciąż wystarczająco duża, aby przymocować do niej wiele nanocząsteczek złota” – wyjaśnił Jonathan Heddle, kierownik laboratorium. „Klatka białkowa składa się z 12 pierścieni, więc ogólnie wygląda trochę jak 12-ścienna kostka do gry - dwunastościan.” Naukowcy wykazali, że istnieją obszary klatki odpowiadające rogom dwunastościanu, które oferują odpowiednie środowisko do dokładnego wpasowania nanocząstek złota. W rezultacie, zamiast losowo poruszać się w roztworze, cząstki wydają się być rozmieszczone w 3-wymiarowej przestrzeni. Naukowcy przypuszczają, że możliwość takiego regularnego rozmieszczenia nanocząstek metali w przestrzeni będzie można dalej rozwijać, aby tworzyć nowe materiały o użytecznych właściwościach.

Zespół MCB nawiązał międzynarodową współpracę z Bernardem Piette z Wydziału Nauk Matematycznych Uniwersytetu w Durham w Wielkiej Brytanii oraz laboratorium Woutera Roosa z Instytutu Zaawansowanych Materiałów Zernike Uniwersytetu w Groningen w Holandii. Wykorzystali również pracownię kriomikroskopii elektronowej w Narodowym Centrum Promieniowania Synchrotronowego Solaris w Polsce.

Autorzy: Karolina Majsterkiewicz, Artur Biela, Jonathan Heddle

Artykuł został opublikowany w Nano Letters
 

Opis ilustracji: Struktura klatki białkowej (kolor fioletowy) z trzema osadzonymi nanocząsteczkami złota (kolor żółty). Ilustracja przygotowana przez: Jonathan Heddle

Przydatne linki:

Heddle Lab
Strona MCB
Strona Heddle Lab
Cryo-EM at Solaris