Bio-functional mesolamellar nanocomposites based on intercalated bacteriorhodopsin arrays.
基于插入细菌视紫红质阵列的生物功能间层纳米复合材料。
基本信息
- 批准号:EP/F023626/1
- 负责人:
- 金额:$ 37.52万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2008
- 资助国家:英国
- 起止时间:2008 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Making new materials that have small scale structures and multiple components is expected to be of great importance in a wide range of applications such as sensing, data storage, electronics and catalysis. There is a growing interest in preparing nanomaterials that include biological components because molecules such as proteins and enzymes have finely tuned activities not readily available in synthetic counterparts. However, biological molecules are notoriously unstable to changes in the local environment and readily degrade with temperature. If such components can be entrapped along with more robust constituents such as simple inorganic materials like silica, then the biological molecules can be stabilised, and the resulting nanocomposites used under a wider range of environmental conditions. The proposed research programme aims to demonstrate this principle using a remarkable protein called bacteriorhodopsin (BR). BR is produced in large amounts in certain bacteria, and is located specifically in the wall of the cell membrane, where it forms ordered crystalline arrays immersed in the lipid bilayer membrane. The protein extends all the way across the membrane and is photo-sensitive, such that light of certain wavelengths produce a change in the nature of the protein, which in turn allows protons to move from inside to outside the cell membrane. This remarkable effect results in a reversible change of colour and charge separation across the membrane / effectively a small photo-induced voltage is induced / that is used as a driving force for storing energy in the form of a molecule called ATP. Significantly, the protein can be readily extracted from the bacteria in the form of purple fragments comprising single sheets of the membrane and constituent BR molecules, and then used as a highly sensitive photochromic and photoelectric material. Our proposal intends to create new nanomaterials based on these purple membranes (PM) that have enhanced mechanical, chemical and thermal stabilities. For this we intend to prepare films comprising multiple stacks of the PMs, and then infiltrate the spaces between individual flakes with very thin layers of silica or polymers. The aim is to produce a range of new types of hybrid nanostructures that have a sandwich-like architecture consisting of periodically arranged alternating layers of PM and silica/polymer, and to fully characterise these materials in terms of their structure and photo-induced properties. Significantly, a key goal is to demonstrate that we can fabricate prototype devices based on our new types of materials, and show that they can work under conditions where BR alone fails.
制造具有小尺度结构和多组分的新材料预计在传感,数据存储,电子和催化等广泛的应用中具有重要意义。人们对制备包含生物成分的纳米材料越来越感兴趣,因为蛋白质和酶等分子具有精细调节的活性,而这些活性在合成对应物中不容易获得。然而,众所周知,生物分子对局部环境的变化是不稳定的,并且容易随着温度而降解。如果这些成分可以与更坚固的成分(如二氧化硅等简单无机材料)一起沿着,那么生物分子可以稳定,并且所得纳米复合材料可以在更广泛的环境条件下使用。拟议的研究计划旨在使用一种名为细菌视紫红质(BR)的显着蛋白质来证明这一原理。BR在某些细菌中大量产生,并且特异性地位于细胞膜的壁中,在那里它形成浸没在脂质双层膜中的有序晶体阵列。这种蛋白质一直延伸穿过细胞膜,并且是光敏的,使得某些波长的光产生蛋白质性质的变化,这反过来又允许质子从细胞膜内部移动到外部。这种显著的效果导致了颜色的可逆变化和跨膜的电荷分离/有效地诱导了小的光诱导电压/其被用作以称为ATP的分子的形式存储能量的驱动力。值得注意的是,蛋白质可以容易地从细菌中提取的紫色片段的形式,包括单片的膜和组分BR分子,然后用作高灵敏度的光致变色和光电材料。我们的提案旨在基于这些紫色膜(PM)创建新的纳米材料,这些纳米材料具有增强的机械,化学和热稳定性。为此,我们打算制备包含多个PM堆叠的膜,然后用非常薄的二氧化硅或聚合物层渗透各个薄片之间的空间。其目的是生产一系列新型的混合纳米结构,具有由PM和二氧化硅/聚合物的周期性排列的交替层组成的类纳米结构,并在它们的结构和光致特性方面完全取代这些材料。重要的是,一个关键目标是证明我们可以基于我们的新型材料制造原型设备,并表明它们可以在BR单独失效的条件下工作。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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- 作者:Mohd Kaus N
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