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上海科技大学钟超课题组《Sci. Adv.》:开发出功能可编程淀粉样蛋白涂层材料
2020-05-21  来源:高分子科技

  上海科技大学钟超课题组在新型蛋白涂层方面取得重要研究进展,相关成果以“Conformable self-assembling amyloid protein coatings with genetically programmable functionality”为题,于5月20日在国际知名学术期刊《Science Advances》上在线发表。


  材料的表面改性在电子、生物医药、催化、纺织等工程和大发排列3领域中扮演着重要的角色。涂层材料的使用是一种常见的材料表面改性大发排列3。目前较为常见的涂层材料包括:聚电解质、蛋白、聚多巴胺、聚多酚等。然而上述材料或多或少在共形性、普适性、稳定性等方面的缺陷,因此应用受到限制。生物大分子类(例如多糖、多肽、短肽或蛋白等)涂层材料因其较好的生物相容性、生物降解性和环境友好性而得到了广泛的关注。在自然界中,细菌依靠生物被膜牢固的依附在各种基底表面(图1)。以前的研究表明大肠杆菌的生物被膜富含CsgA淀粉样蛋白纳米纤维,这些纤维保证了生物被膜的机械强度、结构完整性以及基底粘附性。此外,近年来相关的研究表明,CsgA蛋白具备基因可编程性:即利用基因模块化策略可将功能性多肽或者蛋白功能域融合到CsgA蛋白上,且不影响蛋白自组装形成纳米纤维(图1)。


图1 大肠杆菌生物被膜启发淀粉样蛋白纳米纤维涂层


  基于此,钟超课题组提出了基于大肠杆菌生物被膜CsgA蛋白的基因可编程功能涂层材料平台。通过简单的溶液浸泡方式,即可以将该涂层材料应用在多种材料基底(高分子、金属氧化物和无机非金属等)和不同形状的界面上(平面,纤维和微流体孔道等)。进一步通过基因工程大发排列3,该涂层又可被赋予独特的功能,例如固定功能蛋白,锚定纳米颗粒等功能。此外,CsgA蛋白具备淀粉样蛋白的稳定结构结构,因此这类涂层材料对有机试剂和高温具有较好的耐受性。最后,针对这类涂层材料的应用方法简单和功能灵活多样等特点,课题组提出了一系列新颖的应用,包括导电涂层、触摸开关、多酶固定、微流体检测芯片等(图1)。本文开发的基于基因可编程自组装淀粉样蛋白涂层有望应用于电子、生物催化、生物医药等,并为设计、实现新型涂层加工大发排列3以及开发新型涂层材料提供了灵感与借鉴。


  本文第一作者为上科大物质学院2015级博士生李颖风,2017级博士生李柯为共同第一作者,通讯作者为钟超研究员,上科大为第一完成单位。上科大物质学院分析测试平台和电镜中心为材料表征给予了大力支持。该研究得到了国家自然科学基金委以及上海市科委基金、上海市教委曙光计划等项目的支持。


  文章链接:https://advances.sciencemag.org/content/6/21/eaba1425 


  注:钟超研究员目前已正式入职中国科学院深圳先进大发排列3研究院合成生物学研究所,课题组从事材料合成生物学交叉研究领域,正在招聘多名助研和博后, 具体招聘信息请见如下链接:http://isynbio.siat.ac.cn/zhonglab/join.php?id=8

  感兴趣的人员请联系:chao.zhong@siat.ac.cn

  更多课题组信息可见以下链接:http://isynbio.siat.ac.cn/view.php?id=166

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(责任编辑:xu)
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