納米所??生物大分子蛋白質(zhì)經(jīng)過億萬年的自然選擇與進化，形成一系列結(jié)構(gòu)豐富，功能獨特的自組裝體。近幾年，基于蛋白質(zhì)作為模板，通過引導(dǎo)納米功能粒子特異性結(jié)合，實現(xiàn)蛋白-粒子復(fù)合材料的組裝逐漸成為納米生物材料領(lǐng)域研究的熱點。該策略主要利用蛋白質(zhì)豐富的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，通過修飾或功能化，使蛋白具有特異性結(jié)合功能納米粒子的能力，從而形成預(yù)先定義的納米超結(jié)構(gòu)。這些超結(jié)構(gòu)不僅能夠單一放大基元本身固有的屬性，還可以實現(xiàn)不同性能基元的集合，從而制備功能多樣的新型材料。重要的是，基元在空間特定排列和取向或者基元間相互協(xié)同作用往往賦予這些組裝體新的物理、化學(xué)性能，例如光子晶體、手性超結(jié)構(gòu)、負(fù)折射材料等。然而，由二十種不同氨基酸構(gòu)成的蛋白質(zhì)其表面化學(xué)復(fù)雜多樣，造成多組分、各向異性、多級組裝過程中蛋白與納米客體之間的相互作用、空間取向以及堆積方式仍難于控制。 

針對這一挑戰(zhàn)，近日中科院蘇州納米所王強斌研究員課題組在前期工作（Nano Letts. 2018, 18, 6563-6569; J. Am. Chem. Soc.2018, 140, 8074-8077; ACS Nano 2018, 12, 1673-1679; Small 2019, https://doi.org/10.1002/smll.201804044; Small 2019, https://doi.org/10.1002/smll.201805543）基礎(chǔ)上，利用具有特定短柱狀中空結(jié)構(gòu)的煙草花葉病毒衣殼蛋白（tobacco mosaic virus coat protein, TMVCP）作為模板，通過定點功能化，特異性結(jié)構(gòu)納米粒子，形成一系列精準(zhǔn)離散納米結(jié)構(gòu)。接著，進一步利用TMVCP作為基元，通過側(cè)表面基團橫向連接，構(gòu)筑大尺寸、單層蛋白陣列模板?；诖四０?，通過調(diào)控組裝參數(shù)，成功制備包括蜂窩狀、六方等多種不同排列方式的高精準(zhǔn)二維粒子陣列。其排列精準(zhǔn)性和可調(diào)性在之前蛋白基納米材料種是未成見過的。研究人員通過大量的實驗嘗試，還證實所設(shè)計的單層蛋白模板對多種功能粒子都具有良好特異性指導(dǎo)組裝功能。并且，通過調(diào)控粒子組裝的前后順序，還可以將不同功能的粒子有序集合，形成復(fù)雜的二元二維粒子陣列。該研究不僅進一步推進蛋白基納米材料結(jié)構(gòu)上的有效調(diào)控，也為設(shè)計新型功能材料提供了新的思路。 

圖1. TMVCP特異性指導(dǎo)多種離散納米結(jié)構(gòu)的組裝 

圖2.構(gòu)筑TMVCP單層蛋白模板用于二維粒子陣列的組裝 

以上工作發(fā)表在Advanced Materials期刊上（DOI：10.1002/adma. 201901485)。該工作得到了國家自然科學(xué)基金（21425103, 21673280, 21703282）和國家重點研發(fā)計劃（2016YFA0101503, 2017YFA0205503）等項目的經(jīng)費支持。