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介观结构二氧化硅-表面活性剂膜中功能活性蛋白视紫红质膜蛋白分子的共组装
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2023-10-05 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.3c01303
Maxwell W. Berkow 1 , Hosu Gwak 1 , Matthew N. Idso 1 , Michael B. Schmithorst 1 , Bailey E. Rhodes 2 , Brad D. Price 3 , Daniel S. Gianola 2 , Songi Han 1, 4 , Bradley F. Chmelka 1
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非离子、阳离子和两性离子表面活性剂的组合既可以稳定跨膜蛋白蛋白视紫红质,也可以直接共组装成坚固的透明介观结构二氧化硅-表面活性剂薄膜,其中含有高负载的功能活性蛋白客体。蛋白视紫红质是一种跨膜蛋白,具有光激活的 H +传输特性,其光循环动力学可通过时间分辨紫外可见光谱进行量化,并且与天然脂质相比,与非生物介观结构膜中的蛋白视紫红质相似。表面活性剂介导关键离子通道残基的 pKa 从而扩大了介观结构二氧化硅-表面活性剂主体材料中蛋白视紫红质的 pH 功能范围100 μm 薄膜的小角 X 射线衍射结果显示,蛋白质负载量高达 25 wt%,具有高度的介观尺度有序性,并且蛋白视紫红质具有 44 wt% 的蠕虫状介观结构有序性。固态1 H、13 C 和29 Si NMR 分析提供了对介孔通道表面的组成和相互作用的原子尺度见解,这解释了表面活性剂物种的结构导向作用。纳米压痕测量揭示了薄膜的机械稳健性,有趣的是,机械稳健性随着所检测的组合物的变形视紫红质负载而增加。热处理分析表明,在介观结构有序薄膜中,变形视紫红质的热稳定性提高至 110 °C。结果建立了二氧化硅-表面活性剂-蛋白视紫红质薄膜的成分、纳米和介观结构、光循环动力学以及宏观机械性能和热稳定性之间的密切相关关系,提供了关键的仿生设计标准。



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更新日期:2023-10-05
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