ERA_Chemistry_Biomimetic formation and organization of magnetite nanoparticles
ERA_Chemistry_Biomimetic formation and organization of magnetite nanoparticles
批准号:
270108339
负责人:
Dr. Damien Faivre
金额:
$0.0万
依托单位国家:
德国
项目类别:
Research Grants
财政年份:
2015
资助国家:
德国
项目状态:
已结题
起止时间:
2014-12-31 至 2019-12-31
中文摘要
一维磁性纳米结构由于其强的单轴形状各向异性而具有上级的磁性。趋磁细菌中的磁小体链代表了这种磁体的生物范例,其中控制尺寸的磁铁矿晶体在称为磁小体的细胞器中合成,并排列成线性链。因此,生物材料显示出一种合成材料难以比拟的层次结构。在这个项目中,我们的目标是应用微生物所使用的设计原理,使用两种不同的方法,沿着沿着生物模板生长一维磁性纳米结构。1)我们将在烧杯中合成尺寸可控的磁性纳米颗粒,然后将这些纳米颗粒组装成线性链。特别是,我们将使用生物添加剂,在我们的实验室中被证明是体外晶体尺寸的强大控制器,以形成大量的胶体稳定的磁铁矿纳米颗粒。该添加剂充当胶以组装最终形成介晶的前体纳米颗粒。2)我们将利用重组表达的丝状蛋白质,其具有周期性重复的生物识别位点,该位点具有强亲和力以结合来自溶液的铁或附着于纳米颗粒。我们将使用先进的高分辨率透射电子显微镜(TEM)技术,包括低温TEM和电子全息术,来表征成核和组装过程,以及产物的磁性。这个项目将为更好地理解纳米尺度下的介晶形成铺平道路。此外,我们预计,我们的研究成果将成为一维磁性纳米结构的纳米和生物医学应用的起点。
英文摘要
One-dimensional magnetic nanostructures have magnetic properties superior to non-organized materials due to a strong uniaxial shape anisotropy. Magnetosome chains in magnetotactic bacteria represent a biological paradigm of such a magnet, where magnetite crystals of controlled dimensions are synthesized in organelles called magnetosomes and are arranged into linear chains. The biological materials thus display a hierarchical architecture that is hardly matched by synthetic materials. In this project, we aim at applying the design principles used by the microorganisms to grow one-dimensional magnetic nanostructures along biological templates, using two different approaches.1) We will synthesize magnetic nanoparticles of controlled size in the beaker and then assemble these nanoparticles in linear chains. In particular, we will use biological additives that were shown in our labs to be powerful controllers of crystal dimensions in vitro to form a large amount of colloidally stable magnetite nanoparticles. The additive serves as a glue to assemble precursor nanoparticles that eventually form a mesocrystal. 2) We will utilize recombinantly expressed filamentous proteins with periodically repeated biological recognition sites that have either strong affinity to bind iron from solution or to attach to nanoparticles. The filament will thus serve as a template for the formation of magnetite nanofibers.We will use advanced high-resolution transmission electron microscopy (TEM) techniques, including cryo-TEM and electron holography, to characterize the nucleation and assembly process, as well as the magnetic properties of the products.This project will pave the way towards a better understanding of mesocrystal formation at the nanoscale. In addition, we anticipate that the outcomes of our research will be the starting points towards nano- and biomedical applications of 1D magnetic nanostructures.
期刊论文(5)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
DOI:
10.1021/acs.jpclett.9b01771
发表时间:
2019-09-19
期刊:
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS
影响因子:
5.7
作者:
[Kuhrts, Lucas, Macias-Sanchez, Elena, Faivre, Damien]
通讯作者:
Faivre, Damien
Elucidating the biomineralization pathway of calcite in coccolithophores
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批准号:257409621
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2014
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负责人:Dr. Damien Faivre
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依托单位:
Greigite or magnetite: Environmental and genetic determinants controlling biomineralization in magnetotactic bacteria
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批准号:258774416
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2014
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负责人:Dr. Damien Faivre
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依托单位:
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批准号:253375392
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项目类别:Priority Programmes
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2014
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负责人:Dr. Damien Faivre
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依托单位:
Self-assembly of hierarchical magnetic nano- to microstructures: biogenic and biomimetic synthesis of magnetite chains
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批准号:128306620
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项目类别:Priority Programmes
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2009
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负责人:Dr. Damien Faivre
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依托单位:
国内基金
海外基金
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