莱斯大学的迈克·威廉姆斯 疏水性、表面粗糙度和静电效应对蛋白质动力学的影响是莱斯大学一项研究的重点
这些细节可能对制造商微调药物纯化、生物传感器或防污表面很重要
鸣谢:兰德斯研究小组/莱斯大学 蛋白质与固体表面的确切相互作用是设计药物、制造生物传感器或开发防污材料的卫生保健制造商所关心的问题
控制这些相互作用的机制很难看到，但莱斯大学的研究人员正在改变这种情况，他们使用显微镜技术来评估表面粗糙度以及疏水特性(疏水性)和静电荷的影响
调整这些参数的能力将导致更可预测的材料
《化学物理杂志》一项研究的主要作者、化学家克里斯蒂·兰德斯水稻实验室的研究生阿纳斯塔西娅·米西乌拉说:“主要想法是了解这些属性的组合如何影响蛋白质动力学。”
“事实证明，粗糙度和疏水性是相反的力量，但蛋白质会粘在非常粗糙的区域
" 这篇论文是“编辑的选择”，是该杂志“不断扩展的单分子和纳米粒子的光学”系列的一部分
分子如何在表面相互作用在物理领域的每一个尺度上都很重要，从研磨行星板到刹车抓住汽车的轮子，再到使生命成为可能的看不见的分子交易
兰德斯实验室的重点是在最小的层面上理解这些机制，因为其成员试图澄清那里实际上发生了什么
通过单分子荧光显微镜，莱斯大学的研究人员能够观察单个蛋白质与光滑和粗糙表面相互作用时的动力学，这两种表面都在这张载玻片上显示出来
粗糙的区域更容易容纳蛋白质更长的时间，这揭示了为这种相互作用调整表面的可能性
鸣谢:兰德斯研究小组/莱斯大学 为此，该实验室开发了复杂的显微镜，这种显微镜可以看到比可见光更小的东西，最好的镜头也能做到
在这种情况下，实验室使用单分子荧光显微镜，这种技术允许他们观察蛋白质如何与他们设计的表面相互作用
该团队发现了两种运输模式，它们影响蛋白质是否以及如何附着在表面上，沿着表面移动或释放它们的抓力，永不返回
他们发现了两种不同的相互作用机制，一种是与疏水性较低的表面相关的更快的局部吸附/解吸，另一种是在与粗糙、疏水性较高的表面的相互作用中观察到的不可预测的连续时间随机行走
在实验中，研究人员将一种“经过充分研究的模型蛋白质”，荧光标记的α-乳清蛋白，放在一个表面上，该表面上有裸露的玻璃，在不同浓度的自组装单层(SAM)中交替出现条纹，通常用于通过色谱纯化蛋白质
每个条纹包含疏水性和表面粗糙度之间的不同平衡
裸露的玻璃显示了大量的局部作用，蛋白质在表面需要更长的时间，而SAM覆盖区域的粗糙程度(由于十八烷基三氯硅烷或ODTS的浓度)促进了更长的飞行
“粘性”的程度与表面上更高浓度的长烷基链有关
兰德斯说，了解如何定制表面可以让制造商在产品中微调蛋白质相互作用
“因为所有这些复杂的事情都发生在不同的时间尺度和空间尺度上，你永远无法区分每一个单独影响的机械贡献，”她说
“单分子光谱和这些尺度测量的真正价值在于，你可以区分不同的影响因素
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