化学家利用前所未有的新方法合成纳米纤维

    卡内基梅隆大学的科学家们已经通过连接改性的绿色荧光蛋白分子合成了纳米纤维。这种纳米纤维未来可能被用于药物输送和组织工程的应用中。

　　美国卡内基梅隆大学的研究人员开发出一种新方法用于产生自组装蛋白质/聚合物的纳米结构，这让人联想到在活细胞中的纤维。 这项工作提供了一个前景可观的新方法用于药物输送和组织工程的应用中。 本项研究结果于7月28日发表在应用化学的国际版发行物上。

　　“我们已经证实，通过增加柔性接头到蛋白质分子，可以形成新类型的聚集体。这些聚集体可以用作结构材料而且可以依附不同的载荷，如药物。在本质上，这种蛋白质并不是结构材料。“Tomasz Kowalewski，卡耐基梅隆大学化学教授说。

　　这种纤维是通过一种被称为链接化学的过程把一些改性绿色荧光蛋白（GFP）分子连接在一起。 普通的GFP分子通常不能与其他绿色荧光蛋白分子结合而形成纤维。 但是，当卡内基·梅隆大学的研究生Saadyah Averick，在卡耐基梅隆大学自然科学学院化学教授Krzysztof Matyjaszewski 和J.C. Warner教授的指导下，修改了绿色荧光蛋白分子并且给它们连接了聚氧乙烯-二烃基接头时，他们有了惊奇的发现——这些GFP分子可以自组装成长纤维。 重要的是，这种纤维在暴露于声波后会被拆开，然后在几天之内又会重新自组装。科学家一直在寻找这种有纤维可逆自组装特征的系统，以应用于组织工程、药物输送、纳米反应器和成像等领域。

　　“这工作的成功纯粹是好奇心和运气驱动的，”Kowalewski说。 “但是，在可控聚合化学和有机化学与生物学相结合时，都有可能发生有趣的现象。”

　　该研究小组利用共焦光学显微镜观察纤维，利用动态光散射技术证实了纤维的组装过程，而且利用原子力显微镜技术（AFM）研究了它们的形态。 他们还观察到该纤维发荧光，这表明当GFP分子连接在一起时还保持其三维结构。

　　为了确定是哪些过程推动了自组装现象，Matyjaszewski和Kowalewski求助于化学工程专业的特聘教授Anna Balazs与匹兹堡大学的Robert v. d. Luft教授。Balazs 在中尺度系统中的动力学和力学性能建模领域中，是一位权威专家，他运用一种粗晶粒化分子动力学方法——耗散粒子动力学技术，使用计算机仿真模拟绿色荧光蛋白分子自我组装的过程。 模拟证实了改性GFP分子具有形成纤维的趋势，并且显示出该自组装过程的驱动力是单个GFP分子表面上的疏水补丁间的相互作用。 此外， Balazs模拟的纤维与Kowalewski原子力显微镜观察到的保持一致。

　　“我们的蛋白聚合物体系给与我们一个精确到原子尺度的、明确的纳米级物体的“建造”，我们可以在这个物体上精确地确定位置，并附上不同的“手柄”。另外，它还可以应用到很多方面，并不是永远只能为生物学所用，”Kowalewski教授说。