Au-Interacción de SLP1 Polímeros y Monocapa de<em&gt; Lysinibacillus sphaericus</em&gt; JG-B53 - QCM-D, ICP-MS y AFM como Herramientas para Estudios Biomolécula metálicos

Matthias Suhr; Johannes Raff; Katrin Pollmann

doi:10.3791/53572

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Artículo de método

Au-Interacción de SLP1 Polímeros y Monocapa de

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DOI:

10.3791/53572

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19 de enero de 2016

Matthias Suhr¹ , Johannes Raff¹^,² , Katrin Pollmann¹

¹Helmholtz Institute Freiberg for Resource Technology, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, ²Institute for Resource Ecology, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

En este artículo

Resumen

Para obtener información básica sobre la sorción y el reciclaje de oro de sistemas acuosos, se investigó la interacción de las nanopartículas de Au(III) y Au(0) en las proteínas de la capa S. La sorción de polímeros proteicos se investigó por ICP-MS y la de monocapas proteicas por QCM-D. El AFM posterior permite la obtención de imágenes de las nanoestructuras.

Resumen

En esta publicación se describe el comportamiento de sorción de oro de las proteínas de la capa superficial (capa S) (Slp1) de Lysinibacillus sphaericus JG-B53. Estas biomoléculas se disponen en matrices bidimensionales paracristalinas en las superficies, se unen a los metales, por lo que son interesantes para varias aplicaciones biotecnológicas, como los materiales biosorptivos para la eliminación o recuperación de diferentes elementos del medio ambiente y los procesos industriales. La deposición de nanopartículas de Au(0) en capas S, ya sea por síntesis dirigida a la capa ^{S 1} o por adsorción de nanopartículas, abre nuevas posibilidades para diversas aplicaciones sensoriales. Aunque numerosos estudios han descrito las propiedades biosorptivas de las capas ^{S 2-5}, una comprensión más profunda de la interacción proteína-proteína y proteína-metal sigue siendo un desafío. En el siguiente estudio, se utilizó la espectrometría de masas acoplada inductivamente (ICP-MS) para la detección de la sorción de metales por capas S en suspensión. Esto se correlacionó con las mediciones de la microbalanza de cristal de cuarzo con monitoreo de disipación (QCM-D), que permite la detección en línea de la formación de monocapas proteicas y la deposición de metales y, por lo tanto, una comprensión más detallada de la unión de metales.

Los resultados de ICP-MS indicaron que la unión de Au(III) a los polímeros de la capa S en suspensión depende del pH. La unión máxima de Au(III) se obtuvo a pH 4.0. Las investigaciones de QCM-D permitieron la detección de la sorción de Au(III), así como la deposición de Au(0)-NPs en tiempo real durante los experimentos in situ. Además, este método permitió estudiar la influencia de la unión de metales en la estabilidad de la red de proteínas de Slp1. Las propiedades estructurales y la estabilidad de la capa de proteínas se pudieron visualizar directamente después del experimento QCM-D utilizando microscopía de fuerza atómica (AFM). En conclusión, la combinación de estos diferentes métodos proporciona una comprensión más profunda de la unión de metales por parte de las proteínas bacterianas de la capa S en suspensión o como monocapas en células bacterianas o superficies recristalizadas.

Introducción

Debido al creciente uso del oro para diversas aplicaciones como la electrónica, catalizadores, biosensores, o instrumentos médicos, la demanda de este metal precioso ha crecido en los últimos pocos años ^6-9. Oro, así como muchos otros metales preciosos y pesados se liberan en el medio ambiente a través de efluentes industriales en concentraciones diluidas, a través de las actividades mineras, y la eliminación de residuos ^7,8,10, aunque la mayor contaminación ambiental por metales pesados o preciosos es un proceso en curso causado principalmente por las actividades tecnológicas. Esto conduce a una interferencia significativa de los ecosistema....