科研進展

深圳先進院等在單寧酸-鐵離子絡合物表面修飾法在納米材料-釀酒酵母雜化體系上的應用探究取得進展

時間:2021-04-14  來源:合成所 文本大小:【 |  | 】  【打印

  318日,中國科學院深圳先進技術研究院合成所王博副研究員團隊和深圳大學材料學院吳丹副研究員合作對單寧酸-鐵離子絡合物表面修飾法在納米材料-釀酒酵母雜化體系上的應用前景進行了研究。相關研究成果以Insight into the tannic acid-based modular-assembly strategy based on inorganic–biological hybrid systems: a material suitability, loading effect, and biocompatibility study為題在中國化學會與英國皇家化學會聯合籌辦期刊Materials Chemistry Frontier上發表。王博副研究員和吳丹副研究員為該文章的通訊作者,深圳先進院合成所研究助理任曉寧、陰盼晴和梁俊博士后研究員為該文章的共同第一作者。 

  文章考察了單寧酸-鐵離子(TA-Fe3+)絡合物表面修飾法在構建材料-生物雜交體系中的應用。研究人員以TA-Fe3+為粘附層,實現了三種常見光敏納米材料InP nanoparticlesBi nanospheresg-C3N4 nanosheets在釀酒酵母表面的高效粘附,并通過細胞呼吸、死活細胞染色、DNA/RNA/鉀離子泄露等實驗證實了該修飾方法的生物安全性。 

  本研究中材料-生物雜化體系意指將無機光敏材料和天然生物系統結合所構建的雜交體系,通常可融合無機材料和生物體的特性而帶來新的應用,在靶向給藥、半人工光合作用制備高附加值化學品等方面具有巨大潛力。目前已報導的材料-生物雜化體系構建方法幾乎都存在顆粒特異性的局限,即只有特定的材料和生物細胞/組織之間可實現組合,而非任意的無機材料和生物細胞/組織之間均可兩兩組合。例如,生物礦化沉積法利用了微生物對硫化物的解毒效應,只適用于構建無機材料為硫化物的雜交體系;吞入法利用了微生物的跨膜運輸,只限于量子點大小的無機材料;而現行的表面粘附法大都依靠特定顆粒間的結合位點。顆粒特異性的構建方法限制了材料-生物雜化體系研究的發展,有必要開發一些普適性的構建方法。 

  為此,文章系統考察了一種有效、普適、便捷、快速、安全的納米超級結構組裝方法,即TA-Fe3+絡合物表面修飾法在構建材料-生物雜化體系中的應用,并成功構建了基于釀酒酵母細胞分別和三種常見光敏納米材料InP Ns, Bi NSsg-C3N4的雜交體系(圖1):先將TA-Fe3+絡合物包裹在納米材料(NM)表面得到表面粘性的TA-Fe3+/NM,再將TA-Fe3+/NM與表面正電處理后的酵母細胞混合得到TA-Fe3+/NM/Yeast(圖2)。在構建過程中,選擇雜化體系構建過程中5個變量進行梯度考察:TA-Fe3+/M制備過程中NMTAFe3+濃度,TA-Fe3+/M/Yeast雜化過程中TA-Fe3+/MOD值、Fe3+濃度,為明確TA-Fe3+/NM/YeastNM粘附量的關鍵影響因素。經過對各樣品SEM比對與半定量描述方法(1),發現NM粘附量與制備過程中NM的濃度、TA-Fe3+/MOD值正相關,與TAFe3+濃度無關。最后通過DNA/RNA/鉀離子泄露、細胞呼吸、死活細胞染色等實驗證明了方法的生物安全性。 

  該研究得到了科技部重點研發計劃、國家自然科學基金委、中國科學院定量工程生物學重點實驗室、中國科學院深圳先進技術研究院、深圳合成生物學創新研究院的支持。 

  論文鏈接  

 

   1 TA–Fe3+/NM/yeast雜化體系制備示意圖,NM = InP NPs, Bi NSs,g-C3N4 

 

  TA–Fe3+/NM/yeast biohybrids 電鏡表征:(A, C, E)分別為 TA–Fe3+/InP/yeastTA–Fe3+/Bi/yeastTA–Fe3+/g-C3N4/yeastSEM圖像(內插圖像為生物切片TEM圖像),(B, D ,F)為相應的EDS面掃圖像。 

彩88-安全购彩