単一分子力分光法を用いて無機材料とアミノ酸とペプチドの相互作用への洞察

タンパク質および無機鉱物との間の相互作用は、独特の特性を有する複合材料の構築につながります。これは、高い機械的強度、または独自の光学特性を有する材料を含みます。例えば、 ^{図1、 図2は} 、鉱物ヒドロキシアパタイトとタンパク質コラーゲンの組み合わせは、異なる機能のための軟質または硬質の骨のいずれかを生成します。 ³短いペプチドはまた、特異性の高い無機材料をバインドすることができます。 ^4、5、これらのペプチドの⁶特異性は、結晶を成長させる^、9ナノ構造材料を製造する^、8、7、新たな磁気及び電子材料を設計するために使用されています、 ¹⁰とナノ粒子を合成します。 ^図11は、ペプチドまたはタンパク質と無機材料との間の相互作用の根底にあるメカニズムを理解することは、したがって、私たちは改善された吸着特性を持つ新しい複合材料を設計することができるようになります。免疫応答とインプラントの間期は、タンパク質によって媒介されるので、また、より良い無機物質とタンパク質の相互作用を理解することは、インプラントを設計する当社の能力を向上させます。無機表面と相互作用するタンパク質が関与するもう一つの重要な領域は、防汚材料の製造です。 ^{12、13、14、15}生物付着生物が表面に付着する望ましくないプロセスです。それは私たちの生活に多くの有害な影響を与えます。例えば、医療機器上の細菌の生物付着は、院内感染につながります。ボートや大型船舶の海洋生物の生物付着が増加します燃料の消費量。 ^{12、16、17、18}

単一分子力分光法（SMFS）は、AFMを用いて、直接アミノ酸または基質とペプチドの間の相互作用を測定することができます。このようなファージディスプレイ^、27、28と^{19、20、21、22、23、24、25、26}他の方法 水晶微量天秤^（QCM）29または表面プラズモン共鳴^{（SPR）29、30、31、32、}REF "> 33小節バルク中の無機表面へのペプチドおよびタンパク質の相互作用^{。34、35、36} これは、これらの方法により得られた結果は、分子または凝集体の集合に関連することを意味します。 SMFSでは、1つまたは非常に少数の分子は、AFMチップに固定されており、所望の基材との相互作用が測定されます。このアプローチは、表面からのタンパク質を引っ張ることによって、タンパク質のフォールディングを研究するために拡張することができます。また、細胞タンパク質およびそれらのリガンドに対する抗体の結合との間の相互作用を測定することができます。 ^{37、38、39、40}本稿では、シラノール化学を用いてAFMチップにペプチドまたはアミノ酸のいずれかを接続する方法を詳細に説明しています。また、紙は力の測定を実行する方法および分析する方法について説明します結果。