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記者毛黎
本報(bào)華盛頓4月14日電 美國能源部埃姆斯實(shí)驗(yàn)室研究人員日前表示，他們模仿細(xì)菌的自然本領(lǐng)，成功合成出磁性納米粒子晶體。這些粒子晶體有望用于藥物尋靶和傳遞、高密度存儲(chǔ)裝置或作為電機(jī)的磁密封。
商業(yè)化室溫合成磁性鐵納米粒子晶體相當(dāng)困難，原因是納米粒子形成快，人們獲得的往往是缺乏理想的晶體和磁性特征的粒子聚合塊。同時(shí)，當(dāng)粒子更小時(shí)，其磁性特別是同溫度相關(guān)的特征會(huì)出現(xiàn)消失的現(xiàn)象。
在自然界中，有數(shù)種細(xì)菌能夠產(chǎn)生精細(xì)和均勻的磁性四氧化三鐵納米粒子。該粒子具有理想的磁性特征。這些細(xì)菌被稱為橋性細(xì)菌，它們采用一種蛋白質(zhì)來生成尺寸約為50納米的晶體狀粒子，這些粒子在膜的約束下形成粒子鏈。據(jù)悉，細(xì)菌用體內(nèi)的粒子鏈作為指南針，與地球磁場配合來確定方向。
為了解人類是否可以模仿細(xì)菌這種特殊的本領(lǐng)，埃姆斯實(shí)驗(yàn)室材料化學(xué)和生物分子材料項(xiàng)目主任蘇利耶·馬拉普拉嘎達(dá)召集實(shí)驗(yàn)室和愛荷華州立大學(xué)的微生物學(xué)家、生物化學(xué)家、材料學(xué)家、化學(xué)工程師、材料科學(xué)家和物理學(xué)家組成了跨學(xué)科研究小組。
研究中，小組人員首先分離出數(shù)種橋性細(xì)菌。然后基于他人早期研究的成果，分析了能夠“捆綁”鐵的幾種蛋白質(zhì)，其中包括在橋性細(xì)菌體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的Mms6蛋白。在細(xì)菌體內(nèi)，Mms6蛋白同包圍磁性晶體的膜相關(guān)。
隨即，在試劑濃度不同的水性溶劑中，他們開始嘗試合成磁性晶體。開始，快速形成的粒子小且缺乏特殊的晶體形態(tài)。于是，遵循小組物理學(xué)家提出的建議，他們采用自己開發(fā)的高分子凝膠劑降低了反應(yīng)速度，從而控制了納米晶體的形成并最大程度地減小了聚合塊的尺寸。
對(duì)合成的納米粒子晶體經(jīng)過電子顯微鏡分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，Mms6蛋白能夠產(chǎn)生類似細(xì)菌自然產(chǎn)生的那種成型好的納米粒子晶體，同時(shí)它們具有十分相似的特性。
鐵酸鈷未見于生物體中，它比磁鐵具有更令人滿意的磁性特征，但在商業(yè)化生產(chǎn)中也存在類似磁鐵納米粒子晶體生產(chǎn)的問題。基于對(duì)橋性細(xì)菌和合成磁性納米粒子能力的認(rèn)識(shí)，研究人員通過在合成磁鐵納米粒子過程中增加額外步驟，獲得了六邊形的鐵酸鈷晶體。據(jù)悉，他們的下步目標(biāo)是了解是否可以將新方法推廣到合成更多的磁性物質(zhì)晶體。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)