WIIKI.RU: Магнитные наночастицы во чреве вируса

Нанотехнология представляет собой междисциплинарную область прикладной и фундаментальной науки и техники, которая имеет дело с совокупностью теоретическог... читать далее »

Новости Нанотехнологий

22.02.2010 13:22

Магнитные наночастицы во чреве вируса. Нанотехнологии.

Нанотрубки и нанопроволоки находят все более широкое применение в различных наноустройствах, однако до сих пор исследователи сталкиваются с проблемой, заключающейся в том, что размер и форма таких нанообъектов неодинаковы, они изменяются от объекта к объекту. Одним из возможных решений данной проблемы является использование биологических объектов в качестве матрицы - шаблона для их получения, поскольку матушка-природа позаботилась о том, чтобы ее творения были строго определенной формы и размеров, в отличие от многих творений рук человеческих. Пристальное внимание ученых привлекают вирусы, в частности вирусы табачной мозаики (ВТМ) и томатной мозаики (ВТоМ).

Раньше наночастицы предлагалось наносить на поверхность вируса, но для получения очень тонких нанопроволок такой метод не подходит, поэтому логично предположить, что возможно выращивание нанопроволок во внутреннем канале вируса ВТоМ. Кроме получения нанопроволок, представляет интерес получение линейных массивов магнитных наночастиц Co/Pt восстанавлением (NH₄)₂Co(SO₄)₂ и K₂PtCl₄ борогидридом натрия (рис.1). Для этого необходимо провести некоторые мутации для увеличения положительного заряда внутри канала путем замены исходных аминокислот на лизин, что должно привести к увеличению количества центров зародышеобразования внутри канала вируса. Это и было проделано коллективом японских исследователей.

Рисунок 1. Схематическое изображение представителей рода Tobamovirus. a) Вид сбоку. b) Вид с торца. c) Третичная структура белка оболочки вируса. d) Первичная структура белка оболoчeк вируса томатной мозаики (To) и табачной мозаики (U1). Черным цветом обозначены аминокислоты, которые различны в To и U1. В рамку взяты аминокислоты, которые обращены ко внутренней и внешней поверхности вируса. Черными стрелками обозначены аминокислоты, которые заменялись в процессе точечной мутации.

В исходном вирусе серин в позиции 101, треонин в позиции 103 и две глутаминовые кислоты в позициях 97 и 106 были заменены на лизин (не все вместе, а поодиночке). Выделить вирусоподобные частицы удалось во всех случаях, кроме модифицированного T103K, а нанести массив наночастиц не удалось в случае E97K, поскольку модифицирование привело к недоступности лизина в качестве центра зародышеобразования (рис.2).

Рисунок 2. На ТЭМ фотографиях представлены модифицированные вирусоподобные частицы, контрастированные фосфорновольфрамовой кислотой.

Наночастицы внутри образца E106K не выстроились в совершенно правильную прямую линию, и, согласно данным ТЭМ спектроскопии высокого разрешения, диаметр каждой частицы составляет около 3 нм. Учитывая, что диаметр внутренней полости равен 4 нм, можно заключить, что нанесение наночастиц увеличило диаметр внутренней полости. Исключение из реакции Co²⁺ привело к образованию массива, состоящего из меньших по размеру частиц платины. Принимая во внимание, что в таких же условиях внутри немодифицированного ВТоМ были выращены нанопроволоки платины, можно утверждать, что точечная модификация привела к увеличению количества центров зародышеобразования.

Методами энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии было установлено, что в "сплаве", из которого состоит линейный массив наночастиц, содержание кобальта варьировалось от 12 до 25%, что свидетельствует о том, что образец представляет собой Pt или CoPt₃ (рис.3). Кроме того, вероятно, что в образце присутствует аморфная платина, которая, возможно, закристаллизовалась под действием электронного пучка во время исследования. Поскольку диаметр наночастиц платины меньше, чем наночастиц сплава, можно предположить, что платина образует центр зародышеобразования, катализируя рост наночастиц "сплава" на поверхности зародышей платины.

Рисунок 3. На рисунке представлен спектр энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии линейного массива наночастиц для образца E106K.

Магнитные свойства полученного линейного массива наночастиц были исследованы с помощью SQUID-магнитометрии (рис.4), по результатам которой можно утверждать о магнитном упорядочении в полученном композите.