Lys-Lys诱导金纳米粒子组装成网络结构的透射电镜照片
DNA、蛋白质等生物分子由于其特殊的结构和识别特性,已被广泛用于将无机纳米粒子连接成具有特定结构的有序组装体,同时这种生物/无机纳米复合体系的构建也为人们对生命现象的进一步认识提供了新的机遇.Mirkin 等将3′或5′端连有巯基的寡聚核苷酸与金纳米粒子结合, 通过碱基互补形成介观尺寸的组装体. Alivisatos等利用DNA 的特点,使与之相连的金纳米粒子按设计的形式排布形成人造分子. Shenton 等利用抗原-抗体的特异性识别过程诱导金属纳米粒子形成有序的纳米结构. 作为构建蛋白质的基本单元,氨基酸分子具有活性氨基和羧基及多变的侧链基团,在生物体内或体外都具有形成肽键的能力. 从原理上讲,如果将纳米粒子连接在氨基酸的侧链上,利用肽键的缩合过程就可以将纳米粒子连接起来.
吉林大学分子酶学工程教育部重点实验室杨文胜等人尝试利用赖氨酸分子作为连接剂将金纳米粒子组装成有序的纳米结构. 首先通过赖氨酸的氨基与金纳米粒子的作用将其固定在粒子表面,然后通过氨基酸的缩合将金纳米粒子连接成有序的纳米结构. 透射电子显微镜观察表明形成的纳米粒子网络结构中,相邻粒子之间的距离约为1. 5 nm ,与由两个赖氨酸缩合而成的二肽(Lys2Lys) 长度相符. 由于氨基酸分子较小,克服了抗原及抗体蛋白大分子易形成空间屏障从而干扰纳米粒子的组装的缺点. 可以预期通过控制赖氨酸的包覆率以及缩合后的多肽链长度可以控制组装体的结构以及组装体中金纳米粒子之间的距离. 进一步可以设计不同的肽链片断控制其形成有效的α2螺旋或β2折叠片等空间结构,进一步控制纳米粒子的组装. 这一方法将为纳米粒子的可控组装提供一个新的思路.