Genetically controlled self-assembly of inorganic-bioorganic hybrid structures: From sponge genes to layered functional materials
无机-生物有机杂化结构的基因控制自组装:从海绵基因到层状功能材料
基本信息
- 批准号:210320342
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Priority Programmes
- 财政年份:2012
- 资助国家:德国
- 起止时间:2011-12-31 至 2015-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Over millions of years, sponges have evolved the ability to fabricate and assemble hydrated amorphous silica into complex, layered morphologies (spicules), which are hierarchically structured. While anthropogenic silica synthesis requires a combination of caustic chemicals and high temperature, the gene-regulated biosilicification of sponges occurs with high fidelity at ambient conditions, in an aqueous environment. In addition, the biogenously formed inorganic-bioorganic hybrids have extraordinary properties, far exceeding human engineering capabilities. With the discovery of silicatein (enzyme) and silintaphin (scaffold protein), versatile tools have become available to harness biosilicification. Silicatein has broad substrate specificity and has been used to manufacture nano-structured biosilica and other innovative composites that cannot be obtained through traditional chemical synthesis. Silintaphin directs the assembly of silicatein monomers to filaments and, concurrently, the assembly of nanoparticles to synthetic spicules. The goal of this project is to exploit self-assembly, structure-directing and biocatalytic capabilities of these proteins, in combination with various nanosized building blocks, for the generation of bioinspired nanostructured materials with new property combinations. For this purpose genetically-modified primmorphs (3D sponge cell culture) will be used as biofactories. In addition, bioengineered proteins will be employed to design in vitro smart materials with added functionalities (e.g., thermoresponsiveness, self-healing, and mechanical stress sensing).
数百万年来,海绵已经进化出将水合无定形二氧化硅制造和组装成复杂的分层形态(针状体)的能力,这些形态是分层结构的。虽然人为二氧化硅合成需要腐蚀性化学品和高温的组合,但海绵的基因调控生物硅化在环境条件下,在水性环境中以高保真度发生。此外,生物形成的无机-生物有机混合物具有非凡的特性,远远超过人类工程能力。随着silicatein(酶)和silintaphin(支架蛋白)的发现,多功能工具已成为利用生物硅化。Silicatein具有广泛的底物特异性,已被用于制造纳米结构的生物二氧化硅和其他创新复合材料,这些材料无法通过传统的化学合成获得。Silintaphin引导硅酸酯单体组装成细丝,同时引导纳米颗粒组装成合成针状体。该项目的目标是利用这些蛋白质的自组装,结构导向和生物催化能力,结合各种纳米结构单元,用于产生具有新特性组合的生物启发纳米结构材料。为此目的,将使用遗传修饰的primmorfs(3D海绵细胞培养物)作为生物工厂。此外,生物工程蛋白质将用于设计具有附加功能的体外智能材料(例如,热响应性、自修复和机械应力感测)。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Osteogenic potential of a biosilica-coated P(UDMA-co-MPS) copolymer.
生物二氧化硅涂层 P(UDMA-co-MPS) 共聚物的成骨潜力
- DOI:10.1039/c3tb20325e
- 发表时间:2013
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Wiens M;Niem T;Elkhooly TA;Steffen R;Neumann S;Schloßmacher U;Müller WEG
- 通讯作者:Müller WEG
Characterization and osteogenic activity of a silicatein/biosilica-coated chitosan-graft-polycaprolactone.
- DOI:10.1016/j.actbio.2014.06.036
- 发表时间:2014-10
- 期刊:
- 影响因子:9.7
- 作者:M. Wiens;Tarek A. Elkhooly;H. Schröder;T. Mohamed;W. Müller
- 通讯作者:M. Wiens;Tarek A. Elkhooly;H. Schröder;T. Mohamed;W. Müller
Formation of a micropatterned titania photocatalyst by microcontact printed silicatein on gold surfaces.
- DOI:10.1039/c2cc35977d
- 发表时间:2012-10
- 期刊:
- 影响因子:4.9
- 作者:M. Wiens;T. Link;Tarek A. Elkhooly;Simone Isbert;W. Müller
- 通讯作者:M. Wiens;T. Link;Tarek A. Elkhooly;Simone Isbert;W. Müller
Bioinspired self-assembly of tyrosinase-modified silicatein and fluorescent core–shell silica spheres
酪氨酸酶修饰硅蛋白和荧光核壳二氧化硅球的仿生自组装
- DOI:10.1088/1748-3182/9/4/044001
- 发表时间:2014
- 期刊:
- 影响因子:3.4
- 作者:Elkhooly TA;Müller WEG;Wang X;Tremel W;Isbert S;Wiens M
- 通讯作者:Wiens M
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