作者贝丝·米勒，华盛顿大学圣路易斯分校
路易斯（号外乐团成员） 麦凯维工程学院能源、环境和化学工程副教授张付中及其实验室成员开发了一种构建2D纳米结构的新方法
他们开发了一种自下而上的方法，基本上从零开始
信用:张付中 被称为折纸术的古代折纸艺术被用来制作复杂的鸟或其他形状
受脱氧核糖核酸折纸术的启发，华盛顿大学工程学院的一个工程师团队
路易斯通过使用合成生物学和蛋白质组装技术，发现了一种制造单链蛋白质纳米结构的新方法
该团队使用稳定的蛋白质构建模块，创造了三角形和正方形的纳米结构
这些蛋白质纳米结构可以耐受高温和苛刻的化学条件，而这两种条件对于基于DNA的纳米结构都是不可能的
在未来，这些蛋白质纳米结构可用于提高传感能力、加速化学反应、药物输送和其他应用
当试图创造适合特定应用的蛋白质纳米结构时，研究人员通常会对现有的蛋白质结构进行修改，例如病毒颗粒
然而，可以使用这种方法制造的纳米结构的形状受限于大自然提供的东西
现在，能源、环境和化学工程副教授张付中和他的实验室成员已经开发出一种自下而上的方法来构建二维纳米结构，基本上是从零开始
“建造一些大自然没有提供的东西更令人兴奋，”张说
“我们将单个折叠的蛋白质作为构建模块，然后一片一片地组装在一起，这样我们就可以创建定制的纳米结构
" 这项工作的结果发表在7月25日的《自然通讯》上
利用合成生物学方法，张的团队首次生物合成了棒状蛋白质构建模块，形状类似于铅笔，但只有12纳米长
然后，他们通过反应蛋白域将这些构件连接在一起，这些反应蛋白域在基因上融合到每个杆的末端，形成三杆的三角形和四杆的正方形
这些反应蛋白结构域被称为分裂内含子，这对张的实验室来说并不陌生——他们是他的团队用来制造高强度合成蜘蛛丝和合成粘着贻贝足蛋白复制品的相同工具
在这两种情况下，这些分裂的内含子组能够产生大的蛋白质，使合成的蜘蛛丝更坚韧，贻贝脚蛋白质更粘
在这种情况下，它们能够构建新型纳米结构
张的团队与罗希特·帕普、埃德温·H
Murty工程学教授，生物医学工程教授，内在无序蛋白质、相变和蛋白质折叠的生物物理学专家
张和帕普都是该大学生命系统科学与工程中心的成员
张说:“帕普教授的实验室，特别是前博士后郑茂才，帮助我们了解了连接处的蛋白质序列如何决定这些纳米结构的柔韧性，并帮助我们预测蛋白质序列，以更好地控制纳米结构的柔韧性和几何形状。”
“事实证明，我的合成生物学实验室和帕普教授的生物物理建模实验室之间的合作非常富有成效
" 合作简化了一个非常复杂的过程
“一旦我们理解了设计策略，这项工作就相当简单，而且非常有趣，”张说
“我们只是控制不同的功能组，然后他们控制形状
" 由于蛋白质的多功能性，这些纳米结构有可能被用作组装各种纳米材料的支架
为了验证这个想法，研究小组在三角形的顶点精确地组装了1纳米的金纳米粒子
使用该大学材料科学与工程研究所的最先进的电子显微镜，蛋白质三角形和聚集在三角形顶点的金纳米粒子都是可见的
为了测试这些蛋白质纳米结构的稳定性，研究小组将它们暴露在高达98摄氏度的高温下，暴露在盐酸胍兰等化学物质和丙酮等有机溶剂中
虽然这些条件通常会破坏蛋白质结构，但张实验室的结构却完好无损
张说，这种超稳定性可以使更多的纳米尺度应用成为可能，而这些应用在使用由脱氧核糖核酸或其他蛋白质制成的纳米结构时是困难的或不可能的
接下来，该团队正与机械工程和材料科学教授、CSELS成员斯里坎特·辛加曼尼合作，利用这些蛋白质纳米结构开发改进的等离子体传感器
“利用高度稳定的结构构件和内在无序或柔性区域之间的相互作用，为设计具有可定制特性的纳米结构提供了一种新的途径，可用于合成生物学和生物医学科学的各种应用，”帕普说
“这是我们中心的主要目标之一，体现在作为中心一部分的三个不同实验室之间的协同作用上
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