上海科技大學(xué)鐘超課題組在新型蛋白涂層方面取得重要研究進(jìn)展，相關(guān)成果以“Conformable self-assembling amyloid protein coatings with genetically programmable functionality”為題，近日在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《Science Advances》上在線發(fā)表。
材料的表面改性在電子、生物醫(yī)藥、催化、紡織等工程和技術(shù)領(lǐng)域中扮演著重要的角色。
涂層材料的使用是一種常見(jiàn)的材料表面改性技術(shù)。目前較為常見(jiàn)的涂層材料包括：聚電解質(zhì)、蛋白、聚多巴胺、聚多酚等。然而上述材料或多或少在共形性、普適性、穩(wěn)定性等方面的缺陷，因此應(yīng)用受到限制。
生物大分子類(lèi)（例如多糖、多肽、短肽或蛋白等）涂層材料因其較好的生物相容性、生物降解性和環(huán)境友好性而得到了廣泛的關(guān)注。
在自然界中，細(xì)菌依靠生物被膜牢固的依附在各種基底表面。以前的研究表明大腸桿菌的生物被膜富含CsgA淀粉樣蛋白納米纖維，這些纖維保證了生物被膜的機(jī)械強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)完整性以及基底粘附性（圖1）。
此外，近年來(lái)相關(guān)的研究表明，CsgA蛋白具備基因可編程性：即利用基因模塊化策略可將功能性多肽或者蛋白功能域融合到CsgA蛋白上，且不影響蛋白自組裝形成納米纖維。
基于此，鐘超課題組提出了基于大腸桿菌生物被膜CsgA蛋白的基因可編程功能涂層材料平臺(tái)。通過(guò)簡(jiǎn)單的溶液浸泡方式，即可以將該涂層材料應(yīng)用在多種材料基底（高分子、金屬氧化物和無(wú)機(jī)非金屬等）和不同形狀的界面上（平面，曲面，纖維和微流體孔道等）（圖2）。進(jìn)一步通過(guò)基因工程技術(shù)，該涂層又可被賦予獨(dú)特的功能，例如固定功能蛋白，錨定納米顆粒等功能。此外，CsgA蛋白具備淀粉樣蛋白的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，因此這類(lèi)涂層材料對(duì)有機(jī)試劑和高溫具有較好的耐受性。
最后，針對(duì)這類(lèi)涂層材料的應(yīng)用方法簡(jiǎn)單和功能靈活多樣等特點(diǎn)，課題組提出了一系列新穎的應(yīng)用，包括導(dǎo)電涂層、觸摸開(kāi)關(guān)、多酶固定、微流體檢測(cè)芯片等（圖3和4）。本文開(kāi)發(fā)的基于基因可編程自組裝淀粉樣蛋白涂層有望應(yīng)用于電子、生物催化、生物醫(yī)藥等，并為設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)新型涂層加工技術(shù)以及開(kāi)發(fā)新型涂層材料提供了靈感與借鑒。
本文第一作者為上科大物質(zhì)學(xué)院2015級(jí)博士生李穎風(fēng)，2017級(jí)博士生李柯為共同第一作者，通訊作者為鐘超研究員，上科大為第一完成單位。上科大物質(zhì)學(xué)院分析測(cè)試平臺(tái)和電鏡中心為材料表征給予了大力支持。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委以及上海市科委基金、上海市教委曙光計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。
