金屬納米晶簇@多形態蛋白孔道：調控、機理與套用

《金屬納米晶簇@多形態蛋白孔道：調控、機理與套用》是依託天津大學，由蘇榮欣擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：金屬納米晶簇@多形態蛋白孔道：調控、機理與套用
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蘇榮欣
• 依託單位：天津大學

項目摘要

基於蛋白孔道組裝具有化學活性高和光電磁性能獨特的金屬納米晶簇，是一種污染小、尺寸可控、功能多樣、穩定性高的綠色合成新方法。本項目旨在蛋白質分子鏈、晶體、膜等多形態內部孔道中可控組裝金屬納米晶簇（即鏈中簇、晶中晶、膜中晶），明確孔道調控晶簇形成規律，開展組裝機理及其套用研究。①調控：以孔道調控、化學修飾及晶簇生長為調控手段，考察晶簇在蛋白孔道中形成過程的影響規律，確定組裝關鍵因素；②表征：組合光譜、電鏡、波譜等多尺度分析技術表征蛋白孔道中金屬納米晶簇的結構和性能，探討組裝體構效關係；③機理：採用表面力分析儀定量考察蛋白與金屬納米表面的結合力及其影響規律，基於分子動力學模擬剖析納米晶簇在蛋白孔道中的組裝機理；④套用：構建鏈中簇檢測酶活力和小分子危害物感測體系，晶中晶和膜中晶對環境污染物的循環催化系統。研究成果將促進金屬納米晶簇@蛋白孔道複合材料的理性設計、有效調控並推進其開發套用。

結題摘要

利用天然生物大分子及其超分子結構的多形態孔道表面作為分子框架，組裝調控出不同形貌、尺寸、組成的無機納米材料，是一種高效且環境友好的新型功能材料合成策略，可套用於環境污染物的高效檢測與催化降解。本項目以“鏈中簇”、“晶中晶”、“膜中晶”為設計主線，探討在多形態蛋白孔道結構內金屬納米晶簇的生長和組裝行為規律及其套用，系統分析金屬納米晶簇@蛋白孔道複合材料的結構、性能、組裝過程，計算蛋白與金屬納米表面的作用力，探討不同形態蛋白孔道中金屬納米晶簇組裝過程的影響因素，深入理解納米晶簇之間及其與蛋白孔道的相互作用規律；採用乳球蛋白聚集成膜，製備合金納米晶，或者在天然雞蛋膜表面引入多酚官能團，使其與前體離子具有很強的結合力，構建多種金屬納米晶，製備基於天然膜、蛋白聚集組裝膜的循環催化膜，可用於多種污染物的高效降解；提出了“多巴胺仿生鍍金膜”研究思路，揭示多巴胺聚合層加速金納米晶在光纖表面的吸附規律，建立了圓柱形光纖表面納米金膜快速化學成型法，並基於金銀納米膜/晶與蛋白質相互作用構建超低蛋白吸附表面，可用於多種污染物的高效且特異性檢測分析。研究結果在Angew Chem、Biosens Bioelectron、Environ Sci Technol、Chem Eng J、ACS Appl Mater Interfaces、J Mater Chem C、Langmuir、IECR等發表20篇SCI論文，其中一區9篇、二區10篇，獲得2017年教育部自然科學二等獎。申請中國發明專利5項，授權3項。積極開展國內外學術交流活動，培養博士生6名、碩士生5名。