Genetisk manipuleret virus spinder guld til perler

Kapløbet er i gang for at finde fremstillingsteknikker, der er i stand til at arrangere molekylære og nanoskala objekter med præcision.

Ingeniører ved University of California, Riverside, har ændret en virus for at arrangere guldatomer i sfæroider, der måler nogle få nanometer i diameter. Fundet kunne gøre produktionen af ​​nogle elektroniske komponenter billigere, lettere, og hurtigere.

"Naturen har samlet komplekst, højt organiserede nanostrukturer i årtusinder med præcision og specificitet langt bedre end de mest avancerede teknologiske tilgange, "sagde Elaine Haberer, en professor i elektro- og computerteknik ved UCR's Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering og seniorforfatter til papiret, der beskriver gennembruddet. "Ved at forstå og udnytte disse muligheder, Denne ekstraordinære nanoskala -præcision kan bruges til at skræddersy og bygge meget avancerede materialer med tidligere uopnåelig ydeevne. "

Virus findes i et væld af former og indeholder en lang række receptorer, der binder til molekyler. Genetisk modificering af receptorerne til at binde til ioner af metaller, der bruges i elektronik, får disse ioner til at "klæbe" til virussen, skabe et objekt af samme størrelse og form. Denne procedure er blevet brugt til at producere nanostrukturer brugt i batterielektroder, superkondensatorer, sensorer, biomedicinske værktøjer, fotokatalytiske materialer, og solceller.

Virusets naturlige form har begrænset rækkevidde af mulige metalformer. De fleste vira kan ændre volumen under forskellige scenarier, men modstå de dramatiske ændringer af deres grundlæggende arkitektur, der ville tillade andre former.

M13 -bakteriofagen, imidlertid, er mere fleksibel. Bakteriofager er en type virus, der inficerer bakterier, I dette tilfælde, gram-negative bakterier, såsom Escherichia coli, som er allestedsnærværende i fordøjelseskanalen hos mennesker og dyr. M13 -bakteriofager genetisk modificeret til at binde med guld bruges normalt til at danne lange, gyldne nanotråde.

Undersøgelser af infektionsprocessen af ​​M13-bakteriofagen har vist, at virussen kan omdannes til en sfæroid ved interaktion med vand og kloroform. Endnu, indtil nu, M13-sfæroiden har været fuldstændig uudforsket som en nanomaterialeskabelon.

Haberer's gruppe tilføjede en guldionopløsning til M13 -sfæroider, skabe guld nanokugler, der er spidse og hule.

"Det nye i vores arbejde ligger i optimering og demonstration af en viral skabelon, som overvinder de geometriske begrænsninger forbundet med de fleste andre vira, " sagde Haberer. "Vi brugte en simpel konverteringsproces til at få M13-virussen til at syntetisere uorganiske sfæriske nanoskaller med titusinder af nanometer i diameter, samt nanotråde næsten 1 mikron i længden."

Forskerne bruger guldnanoperlerne til at fjerne forurenende stoffer fra spildevand gennem forbedret fotokatalytisk adfærd.

Værket forbedrer M13-bakteriofagens anvendelighed som et stillads til syntese af nanomaterialer. Forskerne mener, at M13-bakteriofagskabelontransformationsskemaet beskrevet i papiret kan udvides til relaterede bakteriofager.

Papiret, "M13 bakteriofag sfæroider som stilladser til rettet syntese af spidse guld nanostrukturer, " blev offentliggjort i 21. juli-udgaven af Nanoskala .