Abstrakti
Luontoa imitoivat alhaalta ylös -lähestymistavat, kuten molekulaarinen itsejärjestäytyminen ja biotemplaatit, mahdollistavat erittäin hyvin järjestäytyneiden materiaalien valmistamisen nanometriluokan tarkkuudella. Lisäksi biomakromolekyylien hyödyntäminen joko rakennusosina tai rakennetta ohjaavina yksikköinä nanomateriaaleissa voi johtaa ympäristöystävällisin menetelmin valmistettavien funktionaalisten ja bioyhteensopivien systeemien kehittämiseen. Tässä väitöskirjassa osoitetaan, kuinka funktionaalisia ja itsejärjestäytyviä biohybridimateriaaleja voidaan valmistaa yhdistämällä viruksia ja proteiinihäkkejä synteettisten molekyylien, proteiinien ja DNA-origamien kanssa.
Julkaisussa I syntetisoitiin lehmäpavun kloroosiläikkävirusten (CCMV) kanssa sähköstaattisesti järjestäytyviä amfifiilisiä Janus-dendrimeerejä, jotta voitiin tutkia kuinka dendrimeerien rakenne vaikuttaa järjestäytymisprosessiin. Muodostuneet kompleksit muistuttivat luonnossa esiintyviä inkluusiokappaleita ja niitä voitaisiinkin näin ollen hyödyntää mallisysteemeinä inkluusiokappaleiden tutkimuksessa.
Julkaisussa II valmistettiin fotoaktiivisia kiteitä yhdistämällä vesiliukoista ftalosyaniinia, pyreeni-1,3,6,8-tetrasulfonihappoa ja apoferritiini proteiinihäkkejä. Itsejärjestäytyvien kiteiden rakennetta ja kokoa voitiin kontrolloida elektrolyyttikonsentraation avulla. Lisäksi säteilyttäessä kiteitä näkyvällä valolla, ne muodostivat erittäin reaktiivista singlettihappea, minkä vuoksi niitä voitaisiin käyttää hapettimina.
Julkaisussa III valmistettiin kiteisiä hilarakenteita yhdistämällä erilaisia biomakromolekyylejä. CCMV partikkelit ja avidiini-proteiinit itsejärjestäytyivät binäärisiksi kiteiksi, jotka voitiin funktionalisoida etu- tai jälkikäteen avidiinin ja erilaisten biotiinilla merkittyjen funktionaalisten ryhmien, kuten entsyymien, plasmonisten kultananopartikkelien ja fluoresoivien väriaineiden, välisten vuorovaikutusten kautta.
Julkaisussa IV hyödynnettiin CCMV:n kapsidiproteiinien (CP) kykyä sitoutua geneettiseen materiaaliin päällystämällä DNA-origami rakenteita CP:lla origamien tehostetun soluun kuljetuksen saavuttamiseksi. Koska DNA-origamit ovat täysin ohjelmoitavia ja siksi myös helposti funktionalisoitavia, voidaan esittämäämme kuljetusmenetelmää hyödyntää esimerkiksi DNA-origameihin kiinnitettävien aineiden kuljetuksessa.
Yhteenvetona todettakoon, että yllä kuvatut tutkimukset osoittavat kuinka monivalenttisuus, hydrofobisuus, elektrolyyttikonsentraatio sekä partikkelien koko ja muoto vaikuttavat itsejärjestäytyvien kompleksien ja kiteiden rakenteeseen. Tätä tietoa voidaan jatkossa hyödyntää, kun suunnitellaan ja valmistetaan uusia funktionaalisia biohybridimateriaaleja.
Julkaisun otsikon käännös | Proteiinihäkkeihin perustuvat biohybridimateriaalit |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-6788-9 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-6789-6 |
Tila | Julkaistu - 2016 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- biohybridimateriaali
- proteiinihäkki
- itsejärjestäytyminen
- virus
- dendroni
- dendrimeeri
- DNA-origami
Sormenjälki
Sukella tutkimusaiheisiin 'Proteiinihäkkeihin perustuvat biohybridimateriaalit'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.Laitteet
-
Biotalousinfrastruktuuri
Seppälä, J. (Manager)
Kemian tekniikan korkeakouluLaitteistot/tilat: Facility
-
-
OtaNano Nanomikroskopiakeskus
Seitsonen, J. (Manager) & Rissanen, A. (Other)
OtaNanoLaitteistot/tilat: Facility