Nanoblomster til en du elsker
Næste gang man vil udtrykke sin kærlighed til sin kæreste, mor eller et anden person man holder af, kan man med fordel give dem blomster i miniformat – nanoblomster. Af Denis Selnihhin
Man har tidligere vist, at naturen bruger en protein platform til at bygge uorganiske strukturer såsom knogler, tænder, muslingeskaller osv., som er både stærke, men samtidigt også lette. Forskerne fra Beijing Universitet har fundet på en måde, at bruge samme strategi for at lave flotte strukturer, som minder meget om rigtige blomster (Figur 1)(Ge, Lei, and Zare, 2012).
Figur 1. TEM billeder af nanoblomster. Formen af blomster afhænger af koncentration af bovine serum albumin (BSA) proteiner som inkuberes med 0,8 mM kobbersulfat II (CuSO4): A. 0,5 mg ml-1 B. 0,1 mg ml-1 C. 0,02 mg ml-1. De resulterende former minder meget om blomster i blomst.
Ligesom mange andre opdagelser, blev nanoblomster opdaget tilfældigt: En af forskerne glemte en opløsning af 0,8 mM CuSO4 med 0,1 mg ml-1 BSA på bordet i nogle dage og efter et par dage blev porøse nanostrukturer formet.
Forskerne mener at proteinets rolle er at være skabelon for formen. Proteiner tiltrækker positive kobber-ioner til sig og er derfor et godt udgangspunkt for kimdannelse (Figur 2 (1)). Når de første ”blade” (primære krystaller) er formet, agglomererer de sig i større strukturer (Figur 2 (2)), som er udgangspunkt for endnu større strukturer (Figur 2 (3)), der nu begynder at ligne blomster.
Figur 2. Foreslået mekanisme bagved dannelsen af nanoblomster: (1) kimdannelse og dannelse af primære krystaller (2) krystallens vækst (3) dannelse af blomster. De gule kugler repræsenterer proteinmolekyler.
Bagved blomsternes flotte udseende gemmer der sig et ekstra trick: kopper-ionerne beskytter proteinet mod degradering og proteinet, som har en enzymatisk aktivitet, er bedre til at katalysere reaktionen. Inkorporation af proteinet i nanoblomsterne påvirker både dets aktivitet (Figur 3B) og stabilitet (Figur 3C).
Figur 3. A: Nanoblomster formet med tilstedeværelse af laccase enzymet med koncentrationer 0,5 mg ml-1 (øverst), 0,1 mg ml-1 (midt i), 0,02 mg ml-1 (nederst). B: Sammenligning af enzymets aktivitet øverst: bundet i nanoblomster i forhold til nederst: fri enzym; et tydeligere farveskift angiver højere aktivitet af enzymet. C: Enzymets stabilitet i Free – fri form, Nano- i nanoblomster.
Ge, J., Lei, J., and Zare, R. N. (2012). Protein-inorganic hybrid nanoflowers. Nat Nanotechnol7(7), 428-32.