Контроль роста наночастиц золота путем локализации пептидов

Положение пептида биоминерализации внутри липосомы может влиять на рост наночастиц золота, сообщает команда Токийского института науки. Пептиды, локализованные на границе раздела мембран, способствуют образованию разветвленных структур, тогда как пептиды, локализованные внутри липосом, отдают предпочтение сферическим наночастицам. Это открытие обеспечивает новую стратегию управления наноразмерной реакционной средой при синтезе наночастиц.

Исследование роли локализации пептидов в росте наночастиц золота в липосомных нанореакторах

Наночастицы золота обладают уникальными оптическими и химическими свойствами благодаря своему размеру и форме. Поэтому точный контроль их роста важен для зондирования, катализа, визуализации и других технологических приложений. Однако по-прежнему сложно контролировать, где происходит зародышеобразование и рост во время синтеза наночастиц, особенно в мягких и экологически чистых условиях. В таких случаях многообещающим подходом являются пептиды биоминерализации — короткие цепочки аминокислот, которые могут способствовать восстановлению металлов и управлять образованием наночастиц.

На рост наночастиц также влияет местная реакционная среда. В замкнутых системах, таких как липосомы, граница раздела мембран и внутренний водный отсек создают разные среды, что поднимает вопрос, могут ли пептиды биоминерализации, расположенные внутри этих пространств, изменять рост наночастиц. Чтобы исследовать это, исследовательская группа под руководством доцента Масаёси Танаки из Токийского университета науки (Science Tokyo) вместе с аспирантом Юя Абэ из факультета химии, науки и техники Токио и профессором Стивеном Д. Эвансом из Университета Лидса разработали липосомальный нанореактор, содержащий биоминерализирующие пептиды. Их исследование, опубликованное в Advanced Functional Materials 18 августа 2026 года, демонстрирует, что локализация пептидов помогает контролировать рост наночастиц золота.

Чтобы выяснить, как положение пептида влияет на рост наночастиц, исследователи использовали липосомы в качестве наноразмерных реакционных отсеков и ввели прекурсор золота HAuCl.₄. Сначала они рассмотрели B3, пептид, который, как известно, восстанавливает ионы золота и влияет на форму наночастиц. При использовании B3 B3 преимущественно локализовался вблизи липосомальной мембраны и образовывался сильно разветвленные и анизотропные комплексы Au/липосома. Просвечивающая электронная микроскопия и картирование элементов показали, что золото преимущественно концентрируется к периферии этих структур, что указывает на то, что рост наночастиц происходит вблизи границы раздела мембран.

Затем исследователи изменили состав липосом, введя катионный липид DOTAP. Это перенесло пептид B3 в водную часть липосом и сопровождалось образованием сферических наночастиц золота, а не сильно разветвленных структур. «Контролируя положение пептида внутри липосомы, мы можем настроить наномасштабную реакционную среду, в которой растут наночастицы золота», — отмечает Танака.

Исследовательская группа также сравнила B3 с G1, другим биоминерализующим пептидом. Напротив, G1 оставался преимущественно локализованным внутри водной среды даже после изменений в составе мембраны. В результате были получены маленькие, почти сферические наночастицы золота со средним диаметром около 2,7 нанометров. Это сравнение показало, что морфология наночастиц зависит не только от самой последовательности пептида, но и от того, как пептид пространственно организован в ограниченной реакционной среде.

В будущем это исследование предоставит новые стратегии проектирования биоинспирированных наноматериалов, которые смогут использовать пептидные последовательности и состав мембран для управления пространственной организацией реакций и направления роста наночастиц к структурам с различными свойствами и потенциальной функциональностью.

автор:

Юя Абэ¹Джозеф Фокс²Забеада Аслам³Кевин Кричли²Стивен Д. Эванс²Мина Окочи⁴Масаеши Танака¹*

заголовок:

Программирование наномасштабной реакционной среды путем локализации пептидов для роста наночастиц золота в липосомальных нанореакторах

журнал:

Передовые функциональные материалы

Принадлежность:

¹Факультет химической инженерии Токийского научного университета

²Кафедра физики и астрономии, Университет Лидса, Великобритания

³Кафедра химического процесса, Университет Лидса, Великобритания

⁴Факультет химической инженерии Токийского научного университета