细菌视紫红质/银纳米粒子仿生功能界面的构建及其功能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21103214
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    张立学
  • 依托单位：
    中国科学院青岛生物能源与过程研究所
  • 学科分类：
    B0201.基础理论与表征方法
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

细菌视紫红质（bacteriorhodopsin，bR）是一种光驱跨膜质子泵，因具有突出的光电响应性能、光致变色性能和优异的稳定性，成为制造仿生器件的理想材料之一。但现有的bR仿生器件普遍存在性能低下的问题，严重限制了其在光电响应和能量转换方面的应用。提升该类器件性能的关键即在于提高bR的光循环反应效率，本项目就将致力于利用银纳米粒子（AgNPs）的光学特性来实现界面上bR功能的增强。具体地，一方面实现bR在多种界面上的高取向性固定；另一方面在这些体系中引入合适尺寸的AgNPs，构建bR/AgNPs仿生功能界面。在光照下，利用AgNPs的表面等离子体共振效应，可有效提高bR的光循环效率，实现对其光驱质子泵功能和光电响应的增强。将对所构建的各种bR/AgNPs界面体系进行详细研究，深入理解bR的光循环反应，并仿生实现bR对质子的跨膜高效定向转运，为制备高效、稳定的仿生器件奠定基础。

结项摘要

细菌视紫红质（bacteriorhodopsin，bR）是一种具有光驱质子泵功能的光敏蛋白。但现有的bR器件普遍存在光电转换效率低下的问题，严重限制了其在太阳能仿生转换方面的应用。为提升bR的光循环反应效率，本项目利用银纳米粒子（AgNPs）的表面等离子共振效应实现薄膜中bR功能的提高。在项目支持下，构建了不同的bR/AgNPs仿生功能界面体系，并研究了其光电响应行为。本项目取得如下几点重要进展：（1）提取了含bR的紫膜，制备了表面带正电荷的AgNPs，进而利用静电相互作用构建了bR/AgNPs层层自组装多层膜，利用AgNPs的表面等离子体共振效应对bR光循环过程的影响（蓝光效应），有效提高了bR的光循环效率，实现了对其光驱质子泵功能和光电响应的增强，光电流值达58 nA cm-2，并考察了紫膜悬浮液pH值对自组装过程和自组装多层膜光电响应的影响。（2）构建了基于支撑磷脂双层膜的bR/AgNPs仿生界面，但光电测试结果表明，未能发现该体系中AgNPs对bR光电转换功能的明显增强，对该现象的机理进行了深入分析，发现二者之间的横向间距较远且难以有效调控，导致AgNPs的表面等离子共振场难以有效影响到大部分bR分子的光循环过程。（3）通过光谱技术深入研究了bR和AgNPs之间的相互作用，特别是不同表面和尺寸的AgNPs对bR精细结构（特别是其氨基酸残基和视黄醛发色团）的影响，发现AgNPs确实可以影响bR的微结构从而也对其光电性能产生一定影响。（4）在本项目支持下，为未来发展更优的（光敏蛋白基）光电转换器件，开展了一些新型磷脂膜、复合纳米材料及其仿生应用等相关研究。本项目的顺利实施为太阳能的仿生转化利用提供了一定的科学基础和材料基础。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
pH-Switchable Electrochemical Sensing Platform based on Chitosan-Reduced Graphene Oxide/Concanavalin A Layer for Assay of Glucose and Urea
基于壳聚糖还原氧化石墨烯/刀豆球蛋白 A 层的 pH 可切换电化学传感平台，用于测定葡萄糖和尿素
  • DOI：
    10.1021/ac402742m
  • 发表时间：
    2014-02-18
  • 期刊：
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Song, Yonghai;Liu, Hongyu;Wang, Li
  • 通讯作者：
    Wang, Li
Pulling pi-conjugated polyene biomolecules into water: enhancement of light-thermal stability and bioactivity by a facile graphene oxide-based phase-transfer approach
将π共轭多烯生物分子“拉”入水中：通过简单的基于氧化石墨烯的相转移方法增强光热稳定性和生物活性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    RSC Advances
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Zhang, Wentao;Yu, Shaoxuan;Liu, Wei;Zhang, Daohong;Zhu, Wenxin;Zhang, Yuhuan;Wu, Wanqiang;Zhang, Lixue;Wang, Jianlong
  • 通讯作者：
    Wang, Jianlong

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其他文献

基于共同物理基础的铁性智能材料研究概况
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    中国材料进展
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨森;王宇;周超;张立学;任晓兵
  • 通讯作者：
    任晓兵
原子层沉积技术在电分析化学中的应用研究进展
  • DOI：
    10.19756/j.issn.0253-3820.210481
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    分析化学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘金正;张立学
  • 通讯作者：
    张立学

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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