原因エレクトロニクス、触媒、バイオセンサ、または医療機器のようないくつかのアプリケーションのための金の使用の増加に、この貴金属の需要はここ数年の時間^6-9かけて成長してきました。重鎖または貴金属、最も環境汚染は継続的なプロセスであるが、金だけでなく、他の多くの貴重な重金属は、鉱業活動を通じて、希薄濃度の工業排水を経て環境中に放出され、廃棄物処理^7,8,10されています主に技術的な活動によって引き起こされます。これは、自然の生態系の重要な干渉につながり、潜在的に人間の健康^9を脅かします。これらの負の結果を知ることは、工業廃水からの金属のリサイクルに汚染された生態系や改善点から金属を除去するための新しい技術の探索を推進しています。沈殿又はイオン交換のような十分に確立された物理化学的方法には、特に高で、それほど効果的ではありませんLYは、溶液^{7,8,11に希釈しました。}バイオソープションは、いずれかの生きているか死んバイオマスで、廃水処理^10,12のための魅力的な代替です。そのような生物学的材料の使用は、毒性化学物質の消費量を低減することができます。多くの微生物は、蓄積又は金属を固定するために記載されています。例えば、Lysinibacillusのスフェリカスの細胞が（L.スファエリカス ）JG-A12は、貴金属のための高い結合能力を示している、例えば、パラジウム（II）、白金（II）、金（III）、及びPbのような他の有毒金属（II）または^{U（VI）4,13、}クロム^（VI）14のためのバチルス・メガテリウムの細胞、金のために白金（II）および^{Pd（II）15、}及びクロレラ下品ためのサッカロマイセス・セレビシエの細胞（III）と^{U（VI）16 、17。}金（III）、パラジウム（II）、およびPt（II）のような前の金属の結合はまた、 デスルホビブリオ¹⁸およびL.ためのdesulfuricansについて報告されていますスフェリカス JG-B53 ^19,20。それにもかかわらず、ではないアルリットルの微生物は、金属を大量に結合して、収着材料としての用途は限ら^12,21です。また、容量の金属結合は、異なるパラメータ、 例えば、細胞組成物、使用されるバイオコンポーネント、または環境や実験条件（pH、イオン強度、温度など）に依存します。単離された細胞壁断片^22,23の研究は、膜脂質、ペプチドグリカン、タンパク質、または他の構成要素と同様に、複雑な構築全細胞^8,21のプロセスを結合金属を理解するのに役立ちます。

この研究に着目セル構成要素は、S層タンパク質です。 S層タンパク質は、多くの細菌及び古細菌の外側細胞エンベロープの一部であり、それらは、約15を構成する – これらの生物の全タンパク質質量の20％。環境への最初のインターフェイスとして、これらの細胞の化合物は、強く、細菌の吸着特性^{3に影響を与えます} 。 40の範囲の分子量を有するS層タンパク質kDaでの数百の細胞内で生産され、それらは脂質膜または高分子の細胞壁成分に層を形成することができる場合に外部組み立てられます。一旦単離されると、ほぼ全てのS層タンパク質は自発的に界面で、または平面または管状の構造体^{3を形成する}面に、懸濁液中で自己集合する固有の特性を有しています。タンパク質の単分子層の厚さは、細菌に依存し5の範囲内である- 25nmで^24。一般に、形成されたS層タンパク質の構造は、35ナノメートル^3,24に対して斜め（P1またはP2）、正方形（P4）、または六角形（P3またはP6）2.5の格子定数との対称性を有することができます。格子形成は、二価の陽イオンに依存して、主のCa ^{2+ 25,26、ラフ、Jら}に多くのケースで^あるように思われます。 ^{S層タンパク質ベースのエンジニアナノ構造における産業用アプリケーションに基づくナノコンポジット。 （編Tijana Z.グローブ＆Aitziber L. Cortajarena）（スプリンガー、2}016（提出））。それにもかかわらず、特に例えば、Ca ²⁺およびMg ²⁺などの二価カチオンのモノマーの折り畳み、モノマー-モノマー相互作用、格子を形成し、異なる金属の役割の完全な反応カスケードは、まだ完全には理解されていません。

グラム陽性菌株L. ^27（新系統発生的分類した後、バチルス・スファエリカスから改称） スフェリカス JG-B53はウラン鉱山廃棄物の山「ハーバーランド」（Johanngeorgenstadt、ザクセン、ドイツ^）4,28,29から単離しました。その機能S層タンパク質（SLP1）は正方格子、116 kDaで³⁰の分子量、および細菌細胞^31生きに ​​≈10nmの厚さを有しています。以前の研究では、約10nmの厚さで閉じ、安定したタンパク質層のインビトロでの形成は10分未満¹⁹で達成されました。関連菌株L.スフェリカス JG-A12は、また「ハーバーランド "パイルからの分離株は、高い金属結合能力を有し、その単離されたS層タンパク質は、Auのような貴金属のための高い化学的および機械的安定性と優れた吸着率を示した（III）、白金（II）、および^{Pd（II）4,32,33。}貴金属のこの結合は、いくつかの金属について多かれ少なかれ特異的であり、ポリマーの外側及び内側タンパク質表面上及び細孔内の官能基、イオン強度、およびpH値の利用可能性に依存します。 、OH – 、PO ₄ – – 、SO ₄ – 、およびSO-タンパク質による金属相互作用に関連する官能基は、COOH-、NH ₂です。原理的には、金属結合能力は、アプリケーション、 ^{ラフ、Jら}の広いスペクトルを^開きます。 ^{S層タンパク質ベースのエンジニアナノ構造における産業用アプリケーションに基づくナノコンポジット。 （編Tijana Z.グローブ＆Aitziber L. Cortajarena）（スプリンガー、2016年（提出））。} 例えば、除去又は回復のためbiosorptiveコンポーネントとして溶解毒性または有価金属の、合成または触媒反応、およびバイオ感覚層^3,5,18,33のような他の生体工学材料のため、定期的に構造化金属ナノ粒子（NPS）の定義された堆積のためのテンプレート。 Auのような規則的に配置されたNPアレイ（0）-NPsはCO酸化^34-37ための分子エレクトロニクスやバイオセンサー、超高密度記憶装置、および触媒に至るまでの主要な用途のために使用することができます。このようなアプリケーションや、これらの材料のスマートなデザインの開発は、基礎となる金属結合メカニズムのより深い理解を必要とします。

このようなバイオベース材料の開発のための前提条件は、生体分子と技術面^38,39との間の界面層の信頼できる実装です。例えば、高分子電解質は、S層タンパク質³⁹の再結晶化のための界面層として使用されているレイヤー・バイ・レイヤー（のLbL）技術^40,41に組み付け</SUP>。このようなインタフェースは、再現可能かつ定量的な方法でタンパク質コーティングを実行するための比較的簡単な方法を提供しています。接着剤プロモーターと変更することなく、種々の実験を行うことで、コーティング速度、層の安定性、および生体分子^{19,42、ラフ、J.ら}と金属との相互作用に関する記述することが可能です^{。 S層タンパク質ベースのエンジニアナノ構造における産業用アプリケーションに基づくナノコンポジット。 （編Tijana Z.グローブ＆Aitziber L. Cortajarena）（スプリンガー、2016年（提出））。}しかし、タンパク質吸着およびタンパク質 – 表面相互作用の複雑なメカニズムは完全に理解されていません。特に立体構造、パターンの向き、コーティング密度の情報がまだ不足しています。

消費モニタリング（QCM-D）技術で水晶マイクロバランスは、タンパク質吸着、コーティング速度を研究するためのツール、および対話プロとして近年注目を集めていますナノメートルスケール^19,43-45上セス。この技術は、リアルタイムで大量の吸着の詳細な検出を可能にし、タンパク質格子^{19,20,42,46-48}に機能性分子のタンパク質自己集合プロセスと結合するための指標として用いることができます。また、QCM-Dの測定は、天然の生物学的条件下でのタンパク質性の層と金属の相互作用の過程を研究する可能性を開きます。最近の研究において、Euのような選択された金属とS層タンパク質の相互作用（III）、金（III）、パラジウム（II）、およびPtは（II）QCM-D ^19,20で検討されています。吸着したタンパク質層は、グラム陽性細菌の細胞壁の単純化モデルとしての役割を果たすことができます。この単一の成分の研究では、金属相互作用のより深い理解に寄与することができます。しかし、単にQCM-D実験は、タンパク質に金属の表面構造と影響に関する記述を許可していません。他の技術は、そのような情報を得るために必要です。 One POSイメージングバイオナノ構造のための任及び構造特性情報を取得するには、原子間力顕微鏡（AFM）です。

提示研究の目的は、特にL. SLP1に、S層タンパク質に金（Au（III）とAu（0）-NPs）の収着を調査することでしたスフェリカス JG-B53。 ICP-MSを使用して5.0とQCM-Dを使用して固定化されたS-層と – 実験は、2.0のpH範囲内のバッチスケールで懸濁タンパク質を用いて行きました。さらに、格子の安定性に対する金属塩溶液の影響は、その後のAFM研究で調査しました。これらの技術の組み合わせは、特定の金属親和性について細菌細胞全体のイベントを結合についての詳細を学ぶためのツールとして、in vitroでの金属相互作用プロセスのより良い理解に貢献しています。この知識だけでなく、環境保護のための金属の回収のために適用可能なフィルター材料の開発と再の保全のために重要です⁴⁹だけでなく、様々な技術的なアプリケーションのための高度に秩序化された金属NPのアレイの開発のためのソース。