Theoretical investigation of the adsorption of lysozyme on different oxide materials for the development of antibacterial hybrid materials

溶菌酶在不同氧化物材料上吸附的理论研究用于抗菌杂化材料的开发

• 批准号: 216381280
• 负责人: Dr. Susan Köppen
• 金额: --
• 依托单位: Bremen Center for Computational Materials Science (BCCMS)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2011-12-31 至 2014-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/216381280?language=en
• 关键词: Theoretical; investigation; adsorption; lysozyme; different

Für die Entwicklung hybrider Materialien im Bereich der antibakteriellen Beschichtung ist die Biofunktionalisierung mit adsorbiertem Lysozym ein vielversprechender Ansatz. Zahlreiche experimentelle Untersuchungen, wie die Auswertung von Adsorptionsisothermen, von Lysozym auf keramischen Materialien weisen auf Unterschiede in der Menge des adsorbierten Materials in Abhängigkeit vom Oberflächenmaterial und dessen Chemie hin, Aktivitätsmessungen haben jedoch nur eine qualitative Aussagekraft. Offen bleibt, wodurch die Masse- und Aktivitätsunterschiede auf den verschiedenen Materialien initiiert werden. Ziel in diesem Projekt soll es sein, diese offene Fragestellung mit Hilfe von atomistischen Simulationen zu klären und einen Zusammenhang zwischen der Oberflächenchemie eines Materials und der Aktivität des adsorbierten Enzyms zu definieren.Als ein erster Schritt in diese Richtung sind ausführliche theoretische Untersuchungen der Adsorption von Lysozym auf drei technisch relevanten Materialoberflächen (Siliziumoxid, Titandioxid, Aluniniumoxid) geplant. Diese Materialien wurden ausgewählt, weil sie mit ihren PZC’s einen großen pHBereich aufspannen und stehen exemplarisch für stark saure, weniger saure und basische keramische Materialien. Sowohl auf dem quantenchemischen Level als auch mit Kraftfeldern hat sich gezeigt, das atomistische Simulationen ein echtes Werkzeug sind, um die fundamentalen Vorgänge an hybriden Grenzflächen zu verstehen. In diesem Projekt wird zuerst die hauptsächlich elektrostatisch getriebene Annäherung des Lysozyms an die Oberfläche analysiert, wobei eine umfassende Untersuchung der bevorzugte Orientierungen des Proteins zur Oberfläche mit inbegriffen ist. Für ausgesuchte Orientierungen werden lange moleküldynamische Simulationen durchgeführt, in denen stabile Kontakte zu den verschiedenen Oberflächen sowie Oberfläche-induzierte Konformationsänderungen ausgewertet werden sollen. Die Ergebnisse sollen genutzt werden, um die Unterschiede, die experimentell gemessen werden, zu klären und Ansätze zur Optimierung der Lysozymbeschichtung zu finden.

Für die Entwicklung hybrider Materialialien im Bereich der antibakteriellen Beschichtung ist die Biofunktionalisierung mit adsorbibiertem Lysozym ein vielversprechender Anchor.本文通过实验研究了溶菌酶在吸附材料中的吸附作用，如吸附温度、溶菌酶对吸附材料的吸附作用，以及对吸附材料在吸附材料中的吸附作用的影响。如果有必要，我们可以将质量和活动集中在最初的韦尔登上。在这一项目中，我们利用原子模拟技术，对溶菌酶在三种相关材料（氧化硅、二氧化钛、氧化铝）上的吸附进行了理论研究。这些材料会很好，因为他们与PZC的一个大的pHBereich aufspannen和stehen exemplary ch für stark saure，weniger saure和basische keramische材料。因此，在量子化学水平上，Kraftfeldern也有同样的发现，原子模拟是一种很好的工具，它可以解释基本的Vorgänge和混合Grenzflächen。在这个项目中，我们将首先通过电化学方法对溶菌酶进行固定，然后进行上消化道分析，从而对上消化道中的蛋白质进行定位研究。Für ausgesuchte Orientierungen韦尔登lange moleküldynamische Simulationen durchgeführt，in denen stabile Kontakte zu den verbedenen Oberflächen sowie Oberfläche-induzierte Konformationsänderungen ausgewertet韦尔登sollen.该结果可分为韦尔登、非溶血、实验性韦尔登、溶血试验和溶血试验。

项目成果

Titanium binding dodecapeptides and the impact of water structure

• DOI: 10.1016/j.susc.2013.07.010
• 发表时间: 2013-11
• 期刊: Surface Science
• 影响因子: 1.9
• 作者: W. Friedrichs;S. Köppen;W. Langel

Adsorption of Collagen Nanofibrils on Rough TiO2: A Molecular Dynamics Study

• DOI: 10.1002/adem.201080123
• 发表时间: 2011-10
• 期刊: Advanced Engineering Materials
• 影响因子: 3.6
• 作者: W. Friedrichs;B. Ohler;W. Langel;S. Monti;S. Köppen

Physisorption of enzymatically active chymotrypsin on titania colloidal particles.

二氧化钛胶体颗粒上酶活性胰凝乳蛋白酶的物理吸附

• DOI: 10.1016/j.jcis.2015.05.022
• 期刊: Journal of colloid and interface science
• 影响因子: 9.9
• 作者: L. Derr;R. Dringen;L. Treccani;N. Hildebrand;L. ColombiCiacchi;K. Rezwan
• 通讯作者: K. Rezwan

Adsorption Orientation and Binding Motifs of Lysozyme and Chymotrypsin on Amorphous Silica

• DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b00560
• 发表时间: 2015-03
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: Nils Hildebrand;S. Köppen;Ludmilla Derr;Kaibo Li;M. Koleini;K. Rezwan;L. Ciacchi