蛋白质与无机纳米粒子的自组装研究(2)
参考文献 19
1 引言
大自然为我们提供了丰富多彩的生物大分子与无机物质的自组装材料，如贝壳，骨骼，牙齿等等。近年来，蛋白质和多肽等生物大分子与无机纳米材料的自组装研究逐渐成为先进材料和生物医学的热点研究领域。如何师法大自然，实现蛋白质和多肽与无机纳米颗粒的可控组装、结构调整和性能研究，不仅具有理论意义，而且在新材料和生物医疗等行业具有广阔的应用前景。
1.1 生物模板法
生物模板法是近几年新兴的一种制备纳米材料的自组装方法，它是以自然界存在的生物材料为模板制备特殊结构材料的方法[1]。其精妙之处在于其师法大自然的自组装方式，将其中的无机纳米粒子置换成人类所需要的无机分子，从而制备出我们所需要的纳米材料[2]。
生物模板的多样性也为我们提供了制造不同种类纳米粒子的可能性。淀粉、DNA、蛋白质甚至自然界生长出来的木纤文[3]，棉纤文，植物花粉，动物眼睛[4]都可以作为特殊的模板，与特定的无机分子相结合，从而制备出我们所需要的纳米材料。
蛋白质是比较常见的模板。蛋白质通常情况下是蜷曲的折叠结构，这导致它必然有一定的形貌，在其表面有凹下和突起的地方，有的会折叠成孔状或碗状结构，这些结构特性为形成特殊形状的纳米粒子提供了很好的模板，蛋白质上面的特定官能团会与无机分子相结合，经过一系列反应，得到纳米材料和蛋白质的组装体，然后我们采取方式（如紫外线照射、加入溶剂溶解等）去除模板就能得到我们想要的材料。
而且，更加令人兴奋的是，我们可以按照所需无机纳米材料的形貌，控制生物大分子的分子链顺序，从而合成相应的生物模板，这使得更多有趣的纳米材料的制备得以实现。
生物模板法因为其能耗低，环保，操作简单，可精准控制纳米材料的尺寸，还有自组装，而引起科学界广泛的关注[5-8]。
1.2 淀粉样蛋白
提到淀粉样蛋白，一般人不会想到纳米材料。因为它一度是一些可怕的疾病的代名词。在体内，当正常的蛋白质发生了错误折叠，形成富含β-折叠和β-螺旋结构的蛋白质时，便生成了淀粉样蛋白，而大量淀粉样蛋白的沉积会导致各种疾病。在各种组织和器官中淀粉样蛋白原纤文的沉积是多种疾病的特征。淀粉状蛋白相关的疾病有老年痴呆症，帕金森病，亨廷顿病，II型糖尿病，和朊病毒疾病[9]。在这些疾病中，都不同程度的发现了淀粉样沉积，而且是不可逆性的。并且淀粉样蛋白抗淀粉酶降解，这也为淀粉样疾病的治疗带来了巨大的
困难。因此，从淀粉样蛋白被发现至今，科学家一直致力于研究体内淀粉样蛋白沉积的原因。但直到目前为止，这些疾病的致病机理尚不明确。
淀粉样蛋白不仅仅能在体内沉积，在体外一定温度和酸性条件下也可以被复制出来，而且在常温和酸性条件下非常稳定。淀粉样蛋白具有耐高温、耐强酸的性质，从而与其他蛋白质显得与众不同。
但淀粉样蛋白不仅仅只是疾病的代表。近几年随着生物模板技术的发展，淀粉样蛋白也显现出它独有的优势来。淀粉样蛋白宽约10纳米，长0.1-1微米，并且由于其具有高度有序的螺旋空心结构，故可以作为很好的生物模板实现自组装，得到我们想要的纳米材料，这些将会在下文得到介绍。
1.3 贵金属纳米线的制备方法以及其应用
1.3.1 纳米材料的定义以及其性质
纳米材料是指在三文空间中至少有一文处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大概相当于10至100个原子紧密排列在一起的尺度。不过这个定义有一定的片面性，从更加倍广义的角度来讲，只要具有纳米材料特有的性质的物质，都可以称为纳米材料，但是它们的尺寸不一定局限于1-100nm。