De zeer afstembare biotemplating-methode breidt de mogelijkheden voor synthese van nanostructuren uit

Een gezamenlijk onderzoeksteam heeft een biotemplatingmethode ontwikkeld die gebruikmaakt van specifieke interne eiwitten in biologische monsters en een hoge afstembaarheid heeft. De studie is gepubliceerd in Geavanceerde wetenschap.

Bestaande biotemplate-methoden maken voornamelijk gebruik van alleen het externe oppervlak van biologische monsters of hebben beperkingen bij het gebruik van de structuur-functiecorrelatie van verschillende biologische structuren vanwege de beperkte afmetingen en monstergroottes, waardoor het moeilijk wordt om functionele nanostructuren te creëren.

Om dit probleem op te lossen bestudeerde het onderzoeksteam een ​​manier om verschillende biologische structuren in de cellen te gebruiken, terwijl de hoge maakbaarheid behouden bleef.

Als resultaat van het onderzoek ontwikkelde het team de conversie naar geavanceerde materialen via gelabelde Biostructuur, afgekort als CamBio, die selectief nanostructuren met verschillende specificiteiten en groottes kan synthetiseren uit specifieke eiwitstructuren in biologische monsters die uit verschillende eiwitten bestaan.

De CamBio-methode garandeert een hoge herafstembaarheid van functionele nanostructuren die kunnen worden vervaardigd uit biologische monsters door verschillende productie- en biologische technologieën samen te voegen.

Door de technologie van het herhaaldelijk hechten van antilichamen, het rangschikken van cellen in een bepaalde vorm en het dun snijden van weefsel, vertoonden de functionele nanostructuren gemaakt met CamBio verbeterde prestaties op het oppervlakte-verbeterde Raman-spectroscopie (SERS)-substraat dat wordt gebruikt voor materiaaldetectie.

Het onderzoeksteam ontdekte dat de ketens van nanodeeltjes, gemaakt met behulp van de intracellulaire eiwitstructuren door het proces van herhaalde labeling met antilichamen, een gemakkelijkere controle mogelijk maakten en de SERS-prestaties met wel 230% verbeterden.

Het onderzoeksteam bestond uit professoren Jae-Byum Chang en professor Yeon Sik Jung, en eerste auteurs Ph.D. kandidaat Dae-Hyeon Song, samen met Dr. Chang Woo Song, en Dr. Seunghee Cho van KAIST.

Bovendien breidde het onderzoeksteam zich uit van het gebruik van de structuren in cellen naar het verkrijgen van monsters van spierweefsel in vlees met behulp van een cryosectie en het succesvol produceren van een substraat met periodieke banden gemaakt van metaaldeeltjes door het CamBio-proces uit te voeren. Deze manier van substraatproductie maakt niet alleen grootschalige productie met behulp van biologische monsters mogelijk, maar laat ook zien dat het een kosteneffectieve methode is.

De door het onderzoeksteam ontwikkelde CamBio zal naar verwachting worden gebruikt als een manier om problemen op te lossen waarmee verschillende onderzoeksgebieden worden geconfronteerd, zoals om het bereik aan biomonsters uit te breiden die voor verschillende toepassingen kunnen worden geproduceerd.

De eerste auteur, Dae-Hyeon Song: “Via CamBio hebben we bioprototypingmethoden uitgebreid verzameld die gebruik kunnen maken van meer diverse eiwitstructuren.

“In combinatie met de nieuwste biologische technologieën zoals genbewerking en 3D-bioprinting en nieuwe materiaalsynthesetechnologieën kunnen biostructuren in verschillende toepassingsgebieden worden gebruikt.”