Opis projektu
Łączenie biologicznych klatek białkowych i materiałów syntetycznych
Przygotowywanie i opisywanie materiałów funkcjonalnych kolejnej generacji wymaga możliwości kierowania porządkiem strukturalnym w skali nano w bardzo złożony sposób. Materiały wieloskładnikowe uporządkowane hierarchicznie umożliwiają kontrolowaną integrację nanocząstkowych elementów budulcowych w okresowe struktury. Ferrytyny i kapsydy wirusowe są tu przykładami nanoklatek na bazie białka z monodyspersyjną i zdefiniowaną geometrycznie strukturą, które można wykorzystać do enkapsulacji różnych materiałów. Wykorzystując te informacje, twórcy finansowanego ze środków UE projektu ProCrystal proponują połączenie biologicznych klatek białkowych i materiałów syntetycznych w celu wypełnienia luki pomiędzy uporządkowanymi zespołami syntetycznymi i biologicznymi. Potencjalne korzyści takiego rozwiązania obejmują tworzenie magnetycznie regulowanych zespołów plazmonicznych, porowatych materiałów zdolnych do jednoczesnego wiązania elementów organicznych i nieorganicznych, a także nieorganicznych krystalicznych szablonów nanostruktur będących klatkami białkowymi.
Cel
The possibility to direct nanoscale structural order in complex matter is an important prerequisite for the preparation and characterisation of next-generation functional materials. Hierarchically ordered multicomponent materials are particularly interesting in this respect, since they allow controlled integration of different nanoparticle/material building blocks into periodic nanostructures with lattice constants that are much shorter than the wavelength of light. However, most of the current nanostructured materials consist of fully synthetic or biological materials since the integration of biological and synthetic building blocks in a designed manner remains a challenging task.
Here we propose an approach based on the co-assembly of biological protein cages and synthetic materials to bridge the gap between ordered synthetic materials and biological assemblies. Protein-based nanocages, such as ferritins and virus capsids, offer a complex yet monodisperse and geometrically well-defined cage that can be used to encapsulate different materials. We will utilize ferritin and virus particles as a size constrained reaction vessels to prepare monodisperse iron oxide nanoparticles and combine these electrostatically with synthetic noble metal nanoparticles to yield diverse crystal arrangement with coupled magnetic and plasmonic properties. During the course of the project, we will address important challenges, such as how to design responsive and collectively behaving biohybrid materials and to push the research and results beyond the current state-of-the-art. We aim to achieve this by using unconventional methods in designing, synthesising and applying new functional materials whose interactions and co-crystalline packing with biomacromolecules can be controlled. Potential outcomes include magnetically tuneable plasmonic assemblies, porous materials capable of simultaneous binding of organic and inorganic guest and protein cage crystal template inorganic nanostructures.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
02150 Espoo
Finlandia