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《SMART发现观察纳米颗粒表面的突破性方法》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2019-11-07

  • “现在，我们可以通过其吸附荧光探针来表征纳米颗粒的表面。这使我们能够了解纳米颗粒的表面而不会对其造成损坏，不幸的是，今天化学方法已广泛使用这种情况。” “这种新方法还使用了当今实验室中现成的机器，为科学界开辟了一种新的简便方法，以开发可以帮助革新不同领域和学科的纳米颗粒。”

    与当今最好的化学方法所需要的几个小时相比，MPA方法还能够在几分钟内表征纳米颗粒。因为它仅使用荧光灯，所以它也便宜得多。

    DiSTAP已开始将这种方法用于植物中的纳米颗粒传感器和用于将分子货物输送到植物中的纳米载体。

    Strano说：“我们已经在DiSTAP中使用了新的MPA方法来帮助我们为植物创建传感器和纳米载体。” “它使我们能够发现和优化更敏感的传感器，并了解表面化学，从而在监测植物时可以提高精度。有了更高质量的数据和对植物生物化学的深入了解，我们最终可以提供最佳的营养水平或有益激素以获得更健康的植物和更高的产量。”

    ——文章发布于2019年的11月5日

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  • 《研究人员发现纳米颗粒可以在不同的相之间来回转换》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2019-02-27
    • 由耶路撒冷希伯来大学纳米科学和纳米技术中心的创始人Uri Banin教授和他的同事、康奈尔大学的Tobias Hanrath教授和Richard Robinson教授组成的研究小组做出了一项革命性的纳米科学发现。 在他们最近发表在《科学》杂志上的一篇题为《无机簇的化学可逆异构化》的论文中，作者证明了缺失的环节是一个“魔法大小的纳米簇”，它连接了物质在巨大和固体体积物质相变和小规模分子异构化中重新排列自身的方式之间的鸿沟。 异构化，即一个分子转化成另一个原子相同但排列不同的分子，在自然界中是很常见的。这种现象通常是在增加能量时触发的，就像光如何促进视网膜中的分子转换，让人类看到;或者橄榄油被加热到高温，异构化成不健康的反式脂肪。虽然石墨和其他类似的块状物质也可以改变相，例如变成钻石，但它们需要大量的能量，而且变化发生得更慢，这种变化会逐渐扩散到分子中。 长期以来，研究人员一直在寻找这两个世界之间的联系——微小的有机材料能够在两种状态之间以一种连贯的方式来回翻转，而巨大的材料变化得更缓慢。这仍然是纳米科学家在绘制和推断从分子异构化到相变的交叉过程中所缺少的神秘环节。为了找到这个桥梁，研究人员必须找到纳米晶体在多大的尺寸下会在一个快速的步骤中改变其内部结构，就像分子在异构化时所做的那样。罗宾逊和巴宁在一次从伊萨卡岛飞往耶路撒冷的意外飞行中发现了这个神奇的数字。 三年前，罗宾逊在巴宁位于希伯来大学的纳米科学实验室休假。鲁滨逊在耶路撒冷的时候，他要求一名国内的研究生寄给他一些特定尺寸的纳米颗粒。 “当他们找到我时，我用光谱仪测量了他们，然后我说，‘等等，你给我的是小颗粒，而不是大颗粒。’”“他说，‘不，我把大的给你送来了，’”罗宾逊回忆说。“我们意识到他们一定是在飞行途中发生了变化。这引发了一系列的问题和实验，最终我们得到了这个新发现。 鲁宾逊、巴宁和汉拉斯推断，这些粒子在从伊萨卡飞往耶路撒冷的途中发生了变化。 在飞机上，货箱里一定有水分，样品的相位发生了变化。 Uri Banin教授，耶路撒冷希伯来大学纳米科学与纳米技术中心创始人 康奈尔大学和希伯来大学的联合研究小组开始分析微小簇分子的这种转变，尤其是“神奇大小的纳米簇”。这些纳米团簇只包含57个原子，这使得它们比普通分子大，但与钻石或石墨等块状物质相比仍然相对较小。研究人员发现，当这些团簇从一种结构或相过渡到另一种结构或相时，其变化是在一个快速的步骤中发生的，就像在微小分子中异构化一样。通过这种方式，研究人员覆盖了分子异构化和体积相变之间难以捉摸的缺失环节。 尽管还需要更多的研究，这些粒子在未来可能会被用作传感器或计算开关，Banin说。此外，这项最新的突破可能会在量子计算方面有应用，甚至可能成为制造更大纳米颗粒的种子。 一百年前，阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)无法预测他的相对论会成为GPS系统和Waze应用程序的基础，而我们现在依赖Waze来导航。纳米团簇是一种可以用来制造其他更大材料的化学物质。能够操纵它们从一种状态到另一种状态的精确转换，在将来可能有许多重要的应用。 Uri Banin教授，耶路撒冷希伯来大学纳米科学与纳米技术中心创始人 ——文章发布于2019年2月19日
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  • 《纳米工具箱生产新型多功能磁性纳米颗粒》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2020-04-07
    • 利用磁性细菌，创新的生物材料很快就能制造出来。德克·舒勒博士教授为首的一批大学的微生物学家拜罗伊特创造了一个新的、模块化系统基因重组细菌,因此这些病原体转化为细胞工厂多功能磁nanoparticles-nanoparticles集成众多有用的属性和功能。 这些纳米粒子具有良好的生物相容性和优异的磁性，是生物技术和生物医学领域的潜在新材料。研究人员在《小型期刊》上描述了他们的发现。 从磁小体到多功能纳米颗粒 磁性细菌属于磁旋螺属，它们的游动行为与地球磁场一致。细胞内的磁性纳米颗粒被称为磁小体，它们以链状的方式排列，从而形成了细胞内的罗盘针。 每个磁小体包括一个磁性氧化铁核，它被一层膜包裹着。除了脂质外，这种膜还包括一系列不同的蛋白质。在拜罗伊特大学(University of Bayreuth)，微生物学家们有效地将具有生化活性的官能团与这些蛋白质结合起来。这些官能团来自不同的外来生物。 本研究中使用的技术始于涉及膜蛋白生物合成的细菌基因阶段。这些细菌基因与来自其他生物体的外源基因相连，这些外源基因调控各自功能蛋白的合成。 一旦这些基因被重新整合到基因组中，被重新编程的细菌就会产生磁小体来展示这些外来蛋白质。这些细菌被永久地固定在粒子的表面。 在分析中，膜蛋白与四个不同的功能基团(即外源蛋白)结合。这些官能团包括葡萄糖氧化酶，一种由霉菌产生的酶，它已经在生物技术上被使用，例如在糖尿病中作为“糖传感器”。 此外，一种由大肠杆菌产生的染料生成酶(其活性可以很容易地量化)和一种来自水母的绿色荧光蛋白被装载到磁小体的表面。来自lama(羊驼)的抗体片段代表第四官能团，它被用作多用途连接器。因此，这些细菌的基因编码具有所有这些特征，包括极好的磁小体磁化。 利用这一遗传策略，我们对细菌进行重新编程，使其产生磁小体，当受到紫外线照射时，磁小体会发出绿光，同时显示出新的生物催化功能。各种生化功能可以精确地安装在其表面。因此，活细菌的磁小体被转化成具有迷人功能和特性的多功能纳米颗粒。 德克·舒勒博士，贝罗伊特大学微生物系研究带头人和教授 舒勒博士继续说:“此外，当这些粒子从细菌中分离出来时，它们仍然保持着完整的功能——利用它们固有的磁性可以很容易地做到这一点。” 一个应用于生物医学和生物技术的基因工具箱 磁性小体的功能化当然不局限于拜罗伊特大学的微生物学家团队粘附在粒子表面的功能基团。相反，这些蛋白质可以毫不费力地被其他功能取代，从而提供了一个非常多用途的平台。 因此，基因重组为广谱工程磁小体表面铺平了道路。它为“遗传工具箱”提供了基础，帮助创建定制的磁性纳米颗粒，吸收不同的有用特性和功能。所有这些粒子的大小都在3-5纳米。 我们的基因工程方法是高度选择性和精确的，相比之下，例如，化学耦合技术没有那么有效和缺乏这种高度的控制。 Frank Mickoleit博士，研究第一作者和微生物学家，拜罗伊特大学 Mickoleit博士指出了这种新型生物材料的一个决定性的好处，“以前的研究表明，磁性纳米颗粒可能不会对细胞培养造成伤害。良好的生物相容性是粒子在生物医学中未来应用的重要前提，例如在磁成像技术中作为对比剂或在诊断中作为磁传感器。” “例如，在未来，类似的粒子可能有助于检测和摧毁肿瘤细胞。生物反应器系统是另一个应用领域。装备有微小催化剂的磁性纳米颗粒将非常适合这一目的，并使复杂的生化过程成为可能，”Mickoleit博士补充说。 对于在表面上显示不同官能团的纳米粒子具有巨大的应用潜力，特别是在生物技术和生物医学领域。 磁性细菌现在可以作为多功能纳米工具箱的平台，激发合成生物学领域的科学创造力。 它将启动进一步有趣的研究方法。 Clarissa Lanzloth B.Sc.，拜罗伊特大学微生物学家 Lanzloth在她在拜罗伊特大学的“生物化学和分子生物学”硕士学位论文的结稿中也参与了最新研究。
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