劳伦斯·伯克利国家实验室劳里·钟 炭疽PA63蛋白与环状体(紫色)结合的计算机模拟
基础纳米片显示为绿色
学分:瑞安·斯潘塞和罗恩·诸葛漫/伯克利实验室 抗体是蛋白质，作为病原体的识别分子，如病毒和细菌，是人体免疫系统的主力
它们能识别特定的分子，并与它们有很强的结合力，这使它们成为诊断或治疗等生物医学应用的理想选择
不幸的是，抗体的生产成本很高，而且不太稳定
这促使越来越多的化学家探索能够模拟抗体结构和功能关键方面的新合成材料
尽管如此，创建化学上多样的蛋白质样折叠合成纳米结构群体仍然是一项基本挑战，这些纳米结构可以被定制以特异性结合病原体和其他分子
在最近发表在《美国化学学会纳米》杂志上的一项研究中，一组铸造人员与旧金山加州大学、西北太平洋国家实验室和纽约大学的用户密切合作，开发了一种新方法来快速合成和筛选能够选择性结合靶蛋白的二维类肽纳米结构文库
类肽是生物感应的、序列确定的分子，作为构建蛋白质样结构的构件
领导这项研究的铸造厂高级科学家罗恩·诸葛漫说:“我们现在可以很容易地构建合成材料群体，这些材料可以被改造成识别潜在的病原体。”
“这是仿生纳米科学的一个光辉范例:用折叠的、信息丰富的聚合物链创造功能性化学结构
" 诸葛漫和他的同事设计了一个类肽聚合物家族，折叠成有序的纳米片，在它们的表面显示出高密度的不同类肽环，就像Velcro的分子版本
纳米片上的环的密度提供了多个附着目标蛋白质的位点，并提高了结合选择性和灵敏度
筛选大型折叠纳米结构库的主要限制之一是它们合成的复杂性
研究小组致力于自动化合成和筛选过程的几乎每一步——从含环肽(环体)的化学合成，将环体组装成纳米片，针对各种蛋白质筛选环体纳米片的结合活性(hits)，以及验证hits
使用这种新的方法，研究人员发现了一种类肽结构，这种类肽结构容易并选择性地结合炭疽保护性抗原，一种与毒素相关的蛋白质
“这项工作是许多机构巨大努力的结果，是该领域的一个里程碑，”诸葛漫说
合成、组装和筛选过程的优化提供了一种可扩展的策略，用于生成和筛选二维纳米材料的大型化学文库，该文库可显示出与靶蛋白的有效和选择性结合
这些特性将允许快速发现病原体特异性结合材料，并对许多生物医学应用产生影响，例如传感、诊断和治疗
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