Genetically optimized M13 phages as functionalized bio-templates for the generation of bio/inorganic nanostructured materials

基因优化的 M13 噬菌体作为功能化生物模板，用于生成生物/无机纳米结构材料

• 批准号: 223880662
• 负责人: Professor Dr. Peter A. van Aken
• 金额: --
• 依托单位: Max-Planck-Institut für Festkörperforschung (MPI-FKF)
• 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/223880662?language=en
• 关键词: Genetically; optimized; M13; phages; functionalized

Die Bildung anorganischer Funktionsmaterialien, wie Kondensatoren oder Aktuatoren, erfordert einen erheblichen verfahrenstechnischen Aufwand sowie harte Reaktionsbedingungen (Temperatur, Druck). Darüber hinaus ist die Herstellung von Materialien mit Abmessungen im Größenbereich von Nanometern aufgrund technischer Einschränkungen bei der Strukturierung und Assemblierung von Komponenten durch herkömmliche Syntheseverfahren beschränkt. Die Anwendung von Prinzipien der Biomineralisation zur Bildung von neuartigen Materialien bietet dagegen innovative Ansätze, um Restriktionen traditioneller Herstellungsmethoden zu überwinden.Biomineralien werden unter Umgebungsbedingungen gebildet, wobei der Mineralisierungsprozess durch biologische Moleküle gesteuert wird (z.B. Proteine, Polysaccharide etc.). Biomineralien weisen im Nanometerbereich eine präzise Strukturierung auf und zeigen oft Multifunktionalität.In diesem Projekt sollen funktionalisierte Biotemplate, M13-Phagen, für die kontrollierte Mineralisation von Titandioxid (TiO2), Zinkoxid (ZnO) und Gold (Au) eingesetzt werden. Dazu werden M13 Phagen genetisch modifiziert, um strukturiert Biomineralisationspeptide auf deren Oberflächen zu exprimieren. Zudem ist die Einbringung einer zweiten Funktionalität in die Phagen geplant, um eine spezifische Anbindung dieser Template an ein zweites anorganisches Material, z.B. ein Substrat, zu erzielen. Das Ziel dieses Vorhabens ist die Phagentemplat-basierende Bildung von Multischichtmaterialien aus alternierenden Titandioxid- und Goldlagen (TiO2/Au) bzw. Zinkoxid- und Goldlagen (ZnO/Au). Peptide, die spezifisch an die genannten anorganischen Materialen binden und deren kontrollierte Mineralisation aus Precursor-Lösungen initiieren, werden aus Peptid-Bibliotheken mittels der Phagen-Display Methode identifiziert und anschließend in Bezug auf Bindung und Mineralisierung charakterisiert.Ein weiterer Schwerpunkt innerhalb des geplanten Vorhabens ist die Charakterisierung der bioorganisch/anorganischen Grenzflächen in den mittels der Phagentemplaten aufgebauten TiO2/Au- und ZnO/Au-Mehrschichtsystemen, um grundlegende Kenntnisse über deren Struktur und elementare Zusammensetzung zu gewinnen. Dafür sollen neueste elektronenmikroskopische Methoden angewendet werden, um Faktoren zu ermitteln, die die Strukturbildung sowie den atomistischen, chemischen und elektronischen Aufbau an den Grenzflächen zwischen den verschiedenen Schichten zu bestimmen. Die detaillierten Untersuchungen hinsichtlich des Zusammenwirkens von organischen und anorganischen Komponenten soll auch zur Aufklärung der Synthesemechanismen beitragen und die gezielte Modifizierung der Reaktionsparameter sowie der Biotemplate erlauben, um eine Basis für die Generierung von Materialien mit maßgeschneiderten Funktionen bereitzustellen.

教育是一种组织功能，如接触或接触，需要一种非常复杂的技术支持，因此需要很大的反应（温度，Druck）。Darüber hinaus is die Herstellung von Materialien mit Abmessungen im Größenbereich von Nanometern aufgrund technischer Einschränkungen bei der Strukturierung und Assemblierung von Komponenten durch herkömmliche Syntheseverfahren beschränkt. Die Anwendung von Prinzipien der Biomineralisation zur Bildung von neuartigen Materialien bietet dagegen innovative Ansätze，um Restriktionen traditioneller Herstellungsmethoden zu überwinden.Biomineralien韦尔登在Umgebungsbedingungen gebildet下，通过生物学分子技术进行矿物加工（zB蛋白质、多糖等）。Biomeralien weisen im Nanometerbereich eine präzise Strukturierung auf und zeigen oft Multifunktionalität.In diesem Projekt sollen funktionalisierte Biotemplate，M13-Phagen，für die controllierte Mineralisation von Titandoxid（TiO 2），Zinkoxid（ZnO）und Gold（Au）eingesetzt韦尔登. Dazu韦尔登M13噬菌体基因修饰，将结构生物矿化肽置于体外。Zudem ist die Einbringung einer zweiten Funktionalität in die Phagen geplant，um eine speziophilic he Anbindung dieser Template an ein zweites anorganisches Material，z.B.一种基质。这些前体是由二氧化钛和金（TiO 2/Au）bzw交替形成的多相材料的噬菌体模板基础上的产物。氧化锌-金（ZnO/Au）。肽，特异性结合于由前体-Lösungen initiieren形成的无机材料并控制矿化，韦尔登用于噬菌体展示法的鉴定和筛选，结合和矿化特性的研究，一种较好的噬菌体展示方法是利用TiO 2/Au-和ZnO/TiO 2/Au-的噬菌体展示技术，在Mehrschichtsystemen，一个基本的Kenntnisse über deren Struktur和元素Zusammensetzung zuwinnen。Dafür sollen neueste elektronenmikroskopische Methoden angewendet韦尔登韦尔登，um Faktoren zu ermitteln，die Strukturbildung sowie en atomistischen，chemischen and elektronischen Aufbau an den Grenzflächen zwischen den versatiedenen Schichten zu estimmen. Die detaillierten Untersuchungen hinsichtlich des Zusammenberkens von organischen and anorganischen Komponenten soll auch Aufklärung der Synthesemismen beitragen and die gezielte Modifizierung der Reaktionsparameters sowie der Biotemplate erlauben，um eine Basis für die Generierung von Materialien mit maßgeschneiderten Funktionen bereitzustellen.