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    上海科技大學鐘超課題組《Sci. Adv.》:開發出功能可編程淀粉樣蛋白涂層材料
    2020-05-21  來源:高分子科技

      上海科技大學鐘超課題組在新型蛋白涂層方面取得重要研究進展,相關成果以“Conformable self-assembling amyloid protein coatings with genetically programmable functionality”為題,于5月20日在國際知名學術期刊《Science Advances》上在線發表。


      材料的表面改性在電子、生物醫藥、催化、紡織等工程和技術領域中扮演著重要的角色。涂層材料的使用是一種常見的材料表面改性技術。目前較為常見的涂層材料包括:聚電解質、蛋白、聚多巴胺、聚多酚等。然而上述材料或多或少在共形性、普適性、穩定性等方面的缺陷,因此應用受到限制。生物大分子類(例如多糖、多肽、短肽或蛋白等)涂層材料因其較好的生物相容性、生物降解性和環境友好性而得到了廣泛的關注。在自然界中,細菌依靠生物被膜牢固的依附在各種基底表面(圖1)。以前的研究表明大腸桿菌的生物被膜富含CsgA淀粉樣蛋白納米纖維,這些纖維保證了生物被膜的機械強度、結構完整性以及基底粘附性。此外,近年來相關的研究表明,CsgA蛋白具備基因可編程性:即利用基因模塊化策略可將功能性多肽或者蛋白功能域融合到CsgA蛋白上,且不影響蛋白自組裝形成納米纖維(圖1)。


    圖1 大腸桿菌生物被膜啟發淀粉樣蛋白納米纖維涂層


      基于此,鐘超課題組提出了基于大腸桿菌生物被膜CsgA蛋白的基因可編程功能涂層材料平臺。通過簡單的溶液浸泡方式,即可以將該涂層材料應用在多種材料基底(高分子、金屬氧化物和無機非金屬等)和不同形狀的界面上(平面,纖維和微流體孔道等)。進一步通過基因工程技術,該涂層又可被賦予獨特的功能,例如固定功能蛋白,錨定納米顆粒等功能。此外,CsgA蛋白具備淀粉樣蛋白的穩定結構結構,因此這類涂層材料對有機試劑和高溫具有較好的耐受性。最后,針對這類涂層材料的應用方法簡單和功能靈活多樣等特點,課題組提出了一系列新穎的應用,包括導電涂層、觸摸開關、多酶固定、微流體檢測芯片等(圖1)。本文開發的基于基因可編程自組裝淀粉樣蛋白涂層有望應用于電子、生物催化、生物醫藥等,并為設計、實現新型涂層加工技術以及開發新型涂層材料提供了靈感與借鑒。


      本文第一作者為上科大物質學院2015級博士生李穎風,2017級博士生李柯為共同第一作者,通訊作者為鐘超研究員,上科大為第一完成單位。上科大物質學院分析測試平臺和電鏡中心為材料表征給予了大力支持。該研究得到了國家自然科學基金委以及上海市科委基金、上海市教委曙光計劃等項目的支持。


      文章鏈接:https://advances.sciencemag.org/content/6/21/eaba1425 


      注:鐘超研究員目前已正式入職中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所,課題組從事材料合成生物學交叉研究領域,正在招聘多名助研和博后, 具體招聘信息請見如下鏈接:http://isynbio.siat.ac.cn/zhonglab/join.php?id=8

      感興趣的人員請聯系:chao.zhong@siat.ac.cn

      更多課題組信息可見以下鏈接:http://isynbio.siat.ac.cn/view.php?id=166

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    (責任編輯:xu)
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