Au-Interazione di SLP1 Polimeri e monostrato da<em&gt; Lysinibacillus sphaericus</em&gt; JG-B53 - QCM-D, ICP-MS e AFM come strumenti di studi Biomolecule metallo

Matthias Suhr; Johannes Raff; Katrin Pollmann

doi:10.3791/53572

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Articolo metodologico

Au-Interazione di SLP1 Polimeri e monostrato da

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DOI:

10.3791/53572

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19 gennaio 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

In questo articolo

Sommario

Per ottenere informazioni di base sull'assorbimento e il riciclaggio dell'oro dai sistemi acquosi, è stata studiata l'interazione delle nanoparticelle Au(III) e Au(0) sulle proteine dello strato S. L'assorbimento dei polimeri proteici è stato studiato mediante ICP-MS e quello dei monostrati proteici mediante QCM-D. Il successivo AFM consente l'imaging delle nanostrutture.

Abstract

In questa pubblicazione viene descritto il comportamento di assorbimento dell'oro delle proteine dello strato superficiale (S-layer) (Slp1) di Lysinibacillus sphaericus JG-B53. Queste biomolecole si dispongono in matrici bidimensionali paracristalline sulle superfici, legano i metalli e sono quindi interessanti per diverse applicazioni biotecnologiche, come i materiali bioassorbenti per la rimozione o il recupero di diversi elementi dall'ambiente e dai processi industriali. La deposizione di nanoparticelle di Au(0) su strati S, sia mediante sintesi diretta dello strato S ¹ che adsorbimento di nanoparticelle, apre nuove possibilità per diverse applicazioni sensoriali. Sebbene numerosi studi abbiano descritto le proprietà di bioassorbimento degli strati S ^2-5, una comprensione più approfondita dell'interazione proteina-proteina e proteina-metallo rimane ancora impegnativa. Nello studio seguente, la spettrometria di massa accoppiata induttivamente (ICP-MS) è stata utilizzata per il rilevamento dell'assorbimento di metalli da parte di strati S sospesi. Ciò è stato correlato alle misurazioni della microbilancia a cristalli di quarzo con monitoraggio della dissipazione (QCM-D), che consente il rilevamento online della formazione di monostrati proteici e della deposizione di metalli e, quindi, una comprensione più dettagliata del legame dei metalli.

I risultati dell'ICP-MS hanno indicato che il legame di Au(III) ai polimeri dello strato S sospeso dipende dal pH. Il massimo legame di Au(III) è stato ottenuto a pH 4,0. Le indagini QCM-D hanno permesso di rilevare l'assorbimento di Au(III) e la deposizione di Au(0)-NP in tempo reale durante gli esperimenti in situ. Inoltre, questo metodo ha permesso di studiare l'influenza del legame metallico sulla stabilità del reticolo proteico di Slp1. Le proprietà strutturali e la stabilità dello strato proteico possono essere visualizzate direttamente dopo l'esperimento QCM-D utilizzando la microscopia a forza atomica (AFM). In conclusione, la combinazione di questi diversi metodi fornisce una comprensione più approfondita del legame del metallo da parte delle proteine batteriche dello strato S in sospensione o come monostrati su cellule batteriche o superfici ricristallizzate.

Introduzione

A causa della crescente uso di oro per diverse applicazioni come l'elettronica, catalizzatori, biosensori o strumenti medici, la domanda di questo metallo prezioso è cresciuta nel tempo degli ultimi anni ^6-9. L'oro così come molti altri metalli preziosi e pesanti vengono rilasciati nell'ambiente tramite scarichi industriali in concentrazioni diluite, attraverso attività minerarie, e lo smaltimento dei rifiuti ^7,8,10, anche se la maggior contaminazione ambientale da metalli pesanti o preziosi è un processo in corso principalmente causato da attività tecnologiche. Questo porta ad una interferenza significativa di ecosistemi naturali e ....