病毒納米仿生：通過生物礦化可控制備蛋白-無機雜化納米結構

生物礦化是自然界的一種普遍現象，如牙齒、骨骼、磁小體等的形成。受其啟發，近年來，以生物分子為模板進行礦化也成為材料學家可控合成新材料的一種重要途徑，在納米影像、高靈敏感測、腫瘤無創診療、疫苗、催化、電池等領域均有重要應用價值。

病毒納米顆粒（virus-based nanoparticle）是由病毒衣殼蛋白自組裝形成的空心籠形或管狀結構，尺寸一般10-200納米，具有精確的三維結構，是一種理想的納米材料生物礦化模板。它不僅可實現尺寸和形貌的精確控制，更提供了多功能整合的平台。

近期，中國科學院武漢病毒研究所李峰研究員課題組與中國科學院生物物理研究所張先恩研究員課題組合作，建立了一種普適性的蛋白籠內生物礦化的策略，即先在病毒納米顆粒內腔包裝一個預先合成的無機納米顆粒核心，再以該核心為種子，可控的生長厚度可精細調控的同質或異質無機納米外層。應用該策略成功的在野生型 SV40病毒納米顆粒內礦化了一系列粒徑（≤10 納米）均一的AuNP及Au@Ag核殼型異質納米顆粒（圖）。該策略克服了傳統方法在蛋白籠內直接礦化的重要局限——種子生成條件苛刻情況下造成蛋白籠破壞，大大豐富了生物礦化種子材料的種類。本研究所構建的病毒納米顆粒-貴金屬雜化納米結構可用於發展多功能納米器件。

這一研究結果發表於Nano Research。武漢病毒所博士生張文靜為論文第一作者。該工作受到國家自然科學基金和中科院重點部署項目資助。

圖. SV40 病毒納米顆粒內的生物礦化。

Abstract

Protein nanocages are ideal templates for the bio-inspired fabrication of nanomaterials due to several advantageous properties. During the mineralization of nanoparticles (NPs) inside protein nanocages, most studies have employed a common strategy: seed formation inside protein nanocages followed by seeded NP growth. However, the seed formation step is restricted to gentle reaction conditions to avoid damage to the protein nanocages, which may greatly limit the spectrum of seed materials used for NP growth. We put forward a simple route to circumvent such a limitation: encapsulation of a preformed NP as the seed via self-assembly, followed by the growth of an outer metal layer. Using such a method, we succeeded in mineralizing size-tunable Au NPs and Au@Ag core–shell NPs (

來源：武漢病毒所

本期編輯：南柯子

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