目前的工作是部分由BMWI和BMBF项目"Aptasens"（BMBF / DLR 01RB0805A）资助的IGF-项目"S-筛"（490 ZBG / 1）资助。特别感谢的Tobias J.半滑舌鳎的宝贵帮助，在原子力显微镜的研究和埃里克V.斯通读取稿件为以英语为母语。此外，该论文的作者要感谢艾琳里特和萨布丽娜Gurlit（从研究所的资源生态为ICP-MS测定的援助），曼加沃格尔，南希·昂格尔，卡伦E. Viacava和亥姆霍兹研究所生物技术组佛莱堡的资源技术。

1.微生物和培养条件注:所有实验均在无菌条件下完成的L。球形 JG-B53是从低温保存的文化29,30获得。 <ol><li>转印低温保存的净化台下培养（1.5毫升）至300毫升无菌营养肉汤（NB）媒体（3克/升肉提取物，5克/升胨，10克/升NaCl）中。之后搅拌在30℃的溶液进行至少6小时，以获得预培养种植。 </li><li>培育在NB培养基需氧条件下的细菌在pH = 7.0，30℃下，在70μL的缩放蒸汽就地生物反应器。因此，填充在反应器与≈57大号去离子水。直接在生物反应器中加入溶解固体NB介质（浓度见上文）。 <ol><li>此外消泡剂（30微升/ L NB - 介质）添加至媒体以抑制培养中泡沫的形成，然后高压灭菌（122℃，温度保持时间为30分钟）的媒体内的反应器设施。 </li></ol></li><li>降温介质，并执行完整的血氧饱和度。将pH调节至7.0（用1 MH 2 SO 4和2M的NaOH），并开始自动接种300 ml的预培养。开始栽培参数的数据记录在接种点。登录的培养内在线参数如溶解氧水平（DO 2），酸和碱加成，和pH值。 <ol><li>由非侵入性浊度测量监视联机的细菌生长。 </li></ol></li><li>每隔一小时培养后执行附加抽样，并确定进一步的参数，如生物干重（BDW）和脱机光密度（OD）。因此，收集20毫升培养液中，在无菌条件下，每个采样点。 <ol><li>确定离线外径由吸附在600nm的光度测量。使用无菌过滤NB介质为空值。前前后后呃到达吸附&gt; 0.4稀细胞悬液以下朗伯 - 比尔定律的线性度。 </li><li>测定BDW离心机1到5ml细菌悬浮液（取决于细胞密度）在5000×g离心5分钟，室温。干燥所得到的细胞沉淀在105℃下在加热炉中达到的质量稳定性，并测量粒料的质量。 </li></ol></li><li>取显微图像与光学相差显微镜研究在400和1000倍放大（分别相差冷凝器2和3），用于检查细菌生长和作为交叉污染控制。 </li><li>达到由在线检测到的指数生长期后做2 和在线浊度，收获的生物质由流过离心以15,000×g离心，4℃，并用标准缓冲液（50mM TRIS洗生物量的两倍，10毫氯化镁 ，3毫NaN 3的，pH值= 7.5）。 注意:得到的生物质颗粒可以储存在-18＆＃176; C，直到进一步的使用隔离。 </li></ol> 2，S层蛋白分离纯化注意:根据一个适于方法如先前所描述2,19,30,32,50,51纯化SLP1聚合物。 <ol><li>均化从种植在标准缓冲液中得到的洗涤和解冻粗生物质（1:1（重量/体积）），以通过使用在冰浴中冷却，在4℃的分散器（第3级，10分钟）除去鞭毛。 </li><li>离心悬浮液（8000×g离心，4℃，20分钟），并用标准缓冲液洗得到的颗粒两次（1:1（重量/体积））。洗涤和离心（8000×g离心，4℃，20分钟）后，悬浮在标准缓冲液将沉淀（1:1（重量/体积））中，添加DNA酶II和RNA酶（0.4单位/ g的生物量），以悬浮液和崩解将细胞在1000巴用高压均化器。之后离心悬浮液以27500×g离心，4℃1小时。 注意:控制细胞悬液的研究MIcroscope。 3完整细胞是在400倍放大显微镜的视野可见 - 当小于2破裂完成。 </li><li>与标准的缓冲液洗两次沉淀（1:1（重量/体积）），并再次执行离心。随后重悬在标准缓冲液将沉淀（2:1（重量/体积）），用1％的Triton X-100混合并孵育，使能根据连续振荡（100转）20分钟，以溶解脂质沉积物。 </li><li>离心溶液（27500×g离心，4℃1小时），并用标准缓冲液洗涤得到的颗粒三次（1:1（重量/体积））。 </li><li>孵育6小时在标准缓冲液后附加离心分离（27500×g离心，4℃1小时）中得到的沉淀物（1:1（重量/体积）），与0.2克/升溶菌酶，混合以水解肽聚糖在50联系。另外添加脱氧核糖核酸酶II和RNA酶（各0.4单位/ g的生物量），以悬浮液中。 </li><li>离心分离（45500×g离心，4℃，1小时）后，重悬在上白蛋白相用叔的低体积他离心上清液（&lt;30毫升）含蛋白质亚基。 </li><li> 1用6M盐酸胍（6M盐酸胍，50mM的TRIS，pH值= 7.2）:通过混合1溶解白色悬浮液。该解决方案变得明亮。 </li><li>执行盐酸胍处理溶液后的一个附加高速离心（45500×g离心，4℃，1小时）的无菌过滤（0.2微米）。 </li><li>将上清液转移到渗析膜管（截留分子量50000道尔顿）和透析它针对重结晶缓冲液（1.5mM的TRIS，10mM的氯化钙 ，pH值= 8.0）48小时。 </li><li>转移在45500×g离心，4℃1小时的白再结晶蛋白聚合物溶液进入管和离心机。重悬沉淀在超纯水中（&lt;30毫升）的小体积。 </li><li>之后，转移到悬浮液透析膜管，并执行对超纯水透析24小时以除去缓冲内容。 注:缓冲区或超纯水ð几个变化uring透析是不可缺少的。 </li><li>冻干纯化的SLP1在冷冻干燥机。 </li></ol> 3.表征SLP1的和定量的实验注意:SLP1浓度为吸附和涂层实验由紫外 - 可见分光光度法定量。 <ol><li>吸取2微升溶解SLP1样品直接在光度计下测量基座。确定蛋白质浓度在吸附最大值在280纳米的波长，特性的蛋白质。使用0.61的消光系数来确定SLP1浓度。使用的参考测量SLP1免费的解决方案。 </li><li>稀释蛋白质用缓冲液（用于吸附实验在分批模式下使用0.9％的氯化钠，pH值= 6.0和QCM-D的实验使用重结晶缓冲液，pH = 8.0），以期望的浓度进行实验（1克/升和0.2克/升分别）。 </li><li>由标准bioanal分析SLP1质量和分子量ytical方法十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺电泳（SDS-PAGE）用的Laemmli，英国52所述。 <ol><li>金（0）用10％的聚丙烯酰胺凝胶分离后-NP培养使用SLP1内实验和如之前进行SDS-PAGE。 </li><li>进行SDS-样品混合≈10微升样品缓冲液的培养或蛋白质样品（1.97克的TRIS，5毫克溴酚蓝，5.8 ml的甘油，1克SDS，2.5 ml的β巯基乙醇，填充用超纯水至50毫升）的1（体积/体积）和吸取的混合物经过4分钟温育在95℃到凝胶袋:1的比。 </li><li>运行SDS-PAGE 30分钟，在60 V的电压，直到试品通过收集凝胶，并改变电压120伏，一旦通过了分离胶。 </li><li>从凝胶系统中移除凝胶，冲洗用超纯水和地点1小时到固定溶液（10％酸性酸，50％无水乙醇）。随后，漂洗用超纯水的凝胶。 </li><li>染色凝胶通过使用一个适应不确定的胶体考马斯亮蓝法53,54。脱色72,73后，根据制造商的协议采取的SDS-PAGE的图像被凝胶文档系统。 </li></ol></li></ol>在批处理模式和金属量化4.吸附试验<ol><li>对于分批吸附实验准备从氯金酸4金（Ⅲ）原液∙3 H 2 O的，稀的金属盐和与SLP1 / NaCl溶液至1mM的初始金属浓度为1g / L和最终SLP1浓度混合它。请在三胞胎实验没有SLP1一个额外的阴性对照。用5毫升的吸附实验的总体积。 </li><li>摇之间连续2.0的悬浮液在RT下在不同的预调pH值至5.0 24小时（pH调节具有低浓HCl和NaOH水溶液）。 </li><li>吸附后，离心样品在15000×g离心，4℃，20分钟），SEPAR从上清吃SLP1。 </li><li>将上清液转移到超滤管（截留分子量50000道尔顿）和离心此以15,000×g离心，4℃，20分钟，以除去溶解蛋白单体。 </li><li>确定在所得滤液通过ICP-MS 19,20中的金属浓度和由SLP1干重使用结果背计算吸附的金属。测量原理，方法和所使用的ICP-MS的部件的机会，在文献55进行了描述。 <ol><li>制备样品和参考用1％的HNO 3作为基质和铑作为内标（1毫克/毫升）的ICP-MS测量。 </li></ol></li></ol> 5。合成的Au-NP和粒度测定注意:柠檬酸盐稳定化的Au（0）-NP分别根据由Mühlpfordt，H。等先前所述适配方法合成。 （1982），得到的球形颗粒的直径为10 - 15毫微米56,57 </sup&gt;。 <ol><li>准备一个稳定的25毫米氯金酸4∙3 H 2 O的股票为NP形成。 </li><li>稀释250μl的这种储备溶液在19.75 ml的超纯水，并培育这些在61℃下连续摇动15分钟。 </li><li>准备5毫升的第二储液（12毫鞣酸，7 mM柠檬酸钠二水合物，0.05毫K 2 CO 3），并分别孵育2次溶液在61℃下进行15分钟。 </li><li>加下恒定搅拌该第二原液溶液之一。在61℃至少10分钟搅拌反应混合物。之后冷却该溶液，并用它来对QCM-D的实验内SLP1晶格NP涂层。 注意:将所得的Au（0）-NP均在最大吸光度为520纳米，典型地用于形成Au构成的检测（0）-nps 58特征在于用UV-VIS光谱学。可将溶液保存在4℃。 </li><li>分析所形成的大小金（0）-NP通过光子相关光谱法（PCS），其也被称为动态光散射。 <ol><li>为判定的NP尺寸的，在层流箱转移1.5毫升合成的Au（0）-NP溶液到反应杯无尘的条件下，并将其与一个大小和ζ电位粒度仪分析。 PCS和样品制备的详细描述中给出Schurtenberger，P。等。 （1993）59和耆那，R。等。 （2015年）60。 </li></ol></li></ol> 6. QCM-D实验 - SLP1涂层的表面和Au-NP吸附到SLP1格注意:测量是进行与QCM-D配备多达四个流动模块。所有的QCM-D进行实验以125微升/分钟在25℃的恒定流速。 SLP1涂层和金属/ NP孵育分别与≈5 MHz的基本频率上进行的 SiO 2的压电AT切石英传感器（直径7-14毫米）。漂洗步骤，并添加解决方案银行足球比赛都标在代表结果的一部分的数字。的QCM-D的实验可以被描述为一步步方式开始的清洗中使用的传感器随后SLP1重结晶和稍后的金属和金属的NP相互作用和表面改性。 <ol><li> 清洗程序: <ol><li>装备流体细胞传感器的假人。泵至少20毫升（每每个模块）的碱性液体清洁剂（2％的清洁剂在超纯水（v / v））中通过QCM-D和管体系。通过该系统之后泵送超纯水的五倍体积（各每个模块）（流量高达300微升/分钟）。根据制造商的协议执行清洁。 </li><li>孵育（至少20分钟）中的2％SDS溶液清洗流动模块之外的 SiO 2传感器和用超纯水61,62之后冲洗传感器几次。 </li><li>干燥，过滤补偿晶体ressed空气并将它们放置在臭氧清洁腔20分钟63,64。 </li><li>重复清洗步骤两次，以除去所有的有机内容。 </li><li>从传感器表面去除结合的金属用1M HNO 3冲洗该传感器。随后，执行与超纯水冲洗使用步骤。 </li></ol></li><li> 传感器表面改性聚电解质: 注:表面改性既可以做内（流经过程）或流量控制模块外（层层技术）。在这些实验中，下列方式来修改表面被使用。 <ol><li>用3克聚乙烯亚胺（PEI，MW 25000）和聚苯乙烯磺酸盐（PSS，分子量70000）的通过浸涂交替的PE层的使用先前在文章通过为特殊应用的系统中描述的LbL技术40,41 / L，修改所述传感器苏尔，M。等。 （2014年）19。 </li><li>将传感器的相应PE-解决方案在深W¯¯内ELL板孵育这些在室温10分钟。 </li><li>取传感器出PE-溶液和冲洗每浸涂步骤密集用超纯水之间的传感器。 注意:新的表面改性包括至少三个PE层终止的带正电的PEI。 </li><li>这个外部修改后放置流量控制模块内的传感器和通过启动实验之前用超纯水漂洗平衡的传感器。 </li></ol></li><li> SLP1单层重结晶: <ol><li>在4M尿素溶解SLP1用于将聚合物成单体。 </li><li>离心monomerized蛋白以15000×g离心，4℃1小时，以除去大附聚物蛋白质。 </li><li>混合溶解并离心SLP1上清液用重结晶缓冲液的最终蛋白质0.2克/升的浓度。 注意:根据SLP1（自组装）的再结晶钙开始加入拍摄的rystallization缓冲区。因此，泵为125μl/ min的立即的流速传感器（放置在流模块内）的混合溶液中。再结晶是QCM-D实验中检测到的频率和功耗的变化稳定值后进行。 </li><li>在流模块内部在PE改性的传感器的顶成功蛋白重结晶后冲洗用重结晶缓冲或超纯waterintensively 125微升/分钟的流速，直到次数耗散移稳定值涂覆的传感器进行检测。 注:SiO 2的表面改性用PE购买吸附实验上SLP1单层和AFM研究可视化在图1中。 </li></ol></li></ol><img alt="图1" src="/files/ftp_upload/53572/53572fig1.jpg" /> 图1. PE表面改性SLP1单层的方案设计涂料;该图已被修改从苏尔，M。等。 （2015年）19与施普林格许可。 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53572/53572fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a> <ol start="4"><li> 金属和金属NP互动: 注意:用金金属盐溶液的吸附（氯金酸4∙3 H 2 O），进行在1毫米或5毫米，在pH = 6.0中的0.9％NaCl溶液的浓度。的Au-NP吸附用未稀释的Au纳米粒在pH≈5.0做在1.6毫三钠 - 柠檬酸缓冲。 <ol><li>成功SLP1涂料在流模块后，冲洗所得的SLP1层集中地用0.9％NaCl溶液，直到检测到的频率和耗散移稳定值。 </li><li>泵所制备的金属溶液（1毫摩尔）和NP溶液至流动模块以125微升/分钟的流速和跟踪质量吸附到SLP1层。质量吸附可以直接通过跟踪频率偏移参照索尔布雷公式 （公式1）来检测。 </li><li>在完成金属和金属NP互动后，用清水冲洗金属/ NP自由缓冲层，除去弱结合或弱附着金属或​​纳米粒子。 注意:实验装置的示意图示于图2。 </li></ol></li></ol><img alt="图2" src="/files/ftp_upload/53572/53572fig2.jpg" /> 图2.使用流量模块QFM 401 * 66 QCM-D设置方案设计 。 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53572/53572fig2large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a> <ol start="5"><li> 数据记录和评价 : <ol><li>记录频率的偏移，单位为Hz（ΔFn）和耗散（ΔDñ）通过使用QCM-D特定软件的QCM-D的实验中。 </li><li>用于吸附的质量灵敏度（ΔM）的索尔布雷等式/模型（ 等式1）65 66，其有效期为薄且刚性薄膜耦合无摩擦于施加到第 n个泛音传感器表面的评价。术语C（绍尔布赖常数）的使用5MHz的AT切割石英传感器是17.7纳克∙赫兹-1∙厘米-2 68。对于刚性，均匀分布，和足够薄吸附层使用公式1作为一个很好的近似。 <img alt="式（1）" src="/files/ftp_upload/53572/53572eq1.jpg" /></li><li>根据开尔文-沃伊特模型中有效黏弹性分子68-71制造商特定的软件执行其他建模，并与该绍尔布赖模型的比较结果。 </li><li>对于层厚度的计算和大规模吸收利用作为重要的建模参数的1.35的吸附层的层密度克∙cm -3的对应于先前针对S-层蛋白72-75所述的值。使用相同的值的金属相互作用的与蛋白质层的计算。 </li></ol></li></ol> 7. AFM测量<ol><li>在一个倒置的光学显微镜进行与完全能够AFM研究。 <ol><li>使用直接在涂覆的QCM-D传感器的再结晶缓冲液或超纯水的液体中的记录AFM图像。 </li><li> QCM-D实验后冲洗用超纯水的传感器，并把它们的原子力显微镜中细胞内。因此，使用一个封闭的流体细胞以约1.5毫升的总体积。保持流体细胞的温度恒定在30℃。 </li><li>使用悬臂用的≈25千赫在水中的共振频率和&lt;0.1牛顿/米的硬度。调节在2.5和10微米/秒的扫描速度。 </li><l我&gt;您可以在动态接触模式的图像，而悬臂是由压电在其共振频率激发。由振荡阻尼76确定悬臂的到表面的距离。 注意:高图像示用z-规模而z值表示的表面的精确地形。振幅（伪3D）图像显示无Z-规模，因为幅度z值取决于扫描参数，并承担有限的信息。做用三种不同的评价软件77的图像分析。 </li></ol></li></ol>

作者什么都没有透露。

在这项工作中研究了Au构成的结合S-层蛋白使用的不同的分析方法的组合进行了研究。特别是，Au构成的结合是非常有吸引力的，不仅对于Au中从采矿水域或处理溶液的回收，而且还用于材料，例如，感觉表面的结构。对于在Au相互作用的研究（金（Ⅲ）和Au（0）-nps）悬浮和重结晶SLP1的单层，该蛋白质必须被隔离。因此，本研究表明培育成功的革兰氏阳性细菌菌株L的球形 JG-B53和表面层蛋白质SLP1的隔离。尽管如此，培育和蛋白分离仍然是具有挑战性的，应该进行优化。甲大规模生产的生物量和S层的蛋白质是一个先决条件的工业应用两者， 例如，用于生产金属的选择性的过滤材料。其应用潜力是undoubtedly高的去除有毒金属的或溶于处理用水有价值金属的回收，废水，或排水。此外，本申请的潜力的S-层甚至更大考虑到它们在其他仿生材料，例如生物传感器和催化剂额外的潜力。 悬浮SLP1聚合物的分批吸附实验表明所研究的pH范围内具有高而稳定的结合金（Ⅲ），从2.0至5.0。从而，高达60％的金属去除率可以达成。这一显着的结合行为可以通过金（III）与SLP1通过本蛋白的表面上的羧基和含氮基团的相互作用可能引起强烈的相互作用来解释。此参数可以通过类似的应变L的红外光谱和EXAFS调查中得到加强球形 JG-A12 32,79。此外，SLP1内在的还原性可以解释高RE金（三）由热度CING它纳米粒的Au（0）。它可以假定S层，如细菌对环境的第一接口，应主要参与金属结合。在所研究的pH值范围内，最高的金属结合与102.5毫克金（III）的容量/ g的SLP1在pH值4.0实现。这个结合能力高于报道的其他生物组分，例如， 枯草芽孢杆菌的分离的细胞壁（71.5毫克金（Ⅲ）/克）86或用于小球藻 （98.5毫克金（Ⅲ）/克）8的生物量。 ICP-MS用于确定由SLP1聚合物结合的金属是很敏感的方法，能够实现在本研究最小量的金的检测。 ICP-MS提供了进行微量金属测定， 例如，便于处理系统和检测限低许多好处;如果金价下跌至0.1 - 1个百分点。这使得该方法的多功能工具调查低浓度范围biosorptive流程秒。然而，结果在这次调查中获得与中止的S-层聚合物和不能被容易地转移到再结晶表面上的S层晶格的，因此显示的ICP-MS的限制。例如，分离的蛋白质聚合物的没有直接关系可以作出上重要的细菌细胞的那些S层结构。此外，ICP-MS测定不允许金属吸附动力学的决心。因此，有必要寻找方法更适合于该金属由薄固定蛋白膜结合的调查。 在本研究中，QCM-D分析，用于检测原位形成S层晶格的表面上，以及Au中的蛋白质的沉积。因此，QCM-D是一种可再生的方法识别分子的吸附和互动过程。此外QCM-D是一个相对简单的，具有成本效益，以及非危险方法显示器超级UCH处理网上 。该方法的优点来检测质量变化与最大质量灵敏度在≈0.5液体纳克∙厘米-2。这使的可能性，与溶解的金属检测蛋白质甚至弱相互作用， 例如，或者测量低浓度范围内吸附。 QCM-D的缺点是，这不是一个结构成像方法，它允许如蛋白晶格的可视化。因此，需要其他技术。 该QCM-D分析在这项研究中，随后进行了原子力显微镜成像。这些方法的组合所允许的吸附动力学和Au吸附于涂层的后果的研究，从而证明它们是用于调查薄蛋白质膜的金属相互作用的多用途工具。另外，它表明，在技术支持的S层蛋白质的可靠的再结晶是用于随后的蛋白质相互作用研究是至关重要的。那里前，使用增粘剂表面的修改的兴趣。所描述的实施聚合电解质（带正电的PE的结束），为SiO 2的表面和蛋白层引线之间的中间层，以用于快速蛋白质涂层的改进的方法的。带正电荷的聚电解质层的正效应先前已描述为例如 L的重要细菌细胞的，固定化 球形 JG-B53 31。所提出的PE层的实施是对S层蛋白质的购买成功和可重复的再结晶的最重要和关键的一步。 可以证明，对于薄层SLP1的人的研究，QCM-D是一个很好的方法来显示质量吸附各自的蛋白再结晶作为实时单层膜。这也预先对S层蛋白L的 SbpA的重组被观察球形&lt;/ em&gt;的CCM2177 47。通过使用随后的高分辨率的AFM分析蛋白自组装的晶格结构的变化可以被可视化。 AFM测量表明SLP1的p4的对称性和确认SLP 1的模型化的层厚度为约10纳米。另外，溶解的金属离子与蛋白质层直接相互作用可能是由QCM-D证明Au构成良好的结合（Ⅲ）由基础层蛋白质监视。的可能形成的最小的Au（0）-nps从内侧所造成的QCM-D测量内的SLP1晶格的固有还原性的蛋白质的孔的Au（III）的溶液不能被随后的AFM测量检测。这可能与AFM的分辨率极限和实验建立了这项研究。这表明这种技术和高分辨率成像的必要性在副纳米尺度的生物分子的限制。然而，重结晶SLP1层的稳定性高，可以从第推导Ë得到QCM-结果，并通过AFM调查确认。 最后，它能够证明，SLP1聚合物具有高的金属结合能力的研究pH范围内金。此外，调查表明，SLP1晶格是一好基质金属离子结合和金属纳米颗粒的固定化。它可以表明，本文中使用的每一种方法都有检测到小金属的相互作用，或在原子力显微镜可以可视化结构在纳米尺度范围内的可能性。虽然，这是仅通过这些所示的方法的组合，其允许改善研究蛋白质的了解和理解在分子水平上。 主要是，QCM-D和原子力显微镜是首选的蛋白质单分子层吸附未来研究以及它们与金属和功能分子相互作用的首选方法。通过这两种方法，对S层蛋白广告检测组合吸附过程和表面成像提供深入了解分子过程可能能够被转移到增强活细菌的知识和与环境的相互作用。这项研究显示，可能的方法理解蛋白质和金属相互作用乐于助人的摘录。其他有用的技术，可以提高这些过程的细节，从不同的光谱和色谱方法光谱生物分子的调查和知识应包括在未来的研究。

由于越来越多地使用黄金数的应用，如电子，催化剂，生物传感器，或医疗器械，这种贵金属的需求增长在过去几年的时间内6-9。黄金以及许多其他的贵金属和重金属释放到环境中，通过工业废水稀的浓度，通过采矿活动，以及废物处理7,8,10，虽然大多数环境的污染较重或贵金属是一个持续的过程主要是由于科技活动。这导致自然生态系统的一个显著干扰并且可能潜在地威胁人类健康9。了解这些负面结果促进寻求新的技术来去除污染的生态系统和改善金属的工业废水回收金属。像沉淀或离子交换行之有效的物理 - 化学方法不是那么有效，尤其是在高LY稀释溶液7,8,11。生物吸附，无论是与活的或死的生物质，是污水处理10,12有吸引力的选择。使用这样的生物材料可以减少有毒化学品的消耗量。许多微生物已经描述累积或固定金属。例如，Lysinibacillus球形的细胞（L.球形 ）JG-A12显示高结合能力的贵金属，例如，钯（Ⅱ），铂（II），金（III）和其他有毒金属如铅（II）的或U（Ⅵ）4,13， 巨大芽孢杆菌的为铬（VI）14细胞， 酿酒酵母的铂（II）和Pd（II）的15，和小球藻俗为金细胞（Ⅲ）和U（Ⅵ）16 17。以前金属如金的结合（Ⅲ），钯（Ⅱ），和Pt（II）中也已报道了脱硫脱硫弧菌 18和L.球形 JG-B53 19,20。然而，没有人升微生物结合大量的金属及其应用为吸附材料有限12,21。此外，金属结合能力取决于不同的参数，例如，细胞组合物中，所用的生物成分或环境和实验条件（pH，离子强度，温度等）。分离的细胞壁片段22,23的研究，如膜脂质，肽聚糖，蛋白质，或其它部件，有助于理解该金属结合复合构成的全细胞8,21的处理。 该电池组件在这项研究集中于有S层蛋白。 S-层蛋白是许多细菌和古细菌的外细胞膜的部分，它们构成约15 - 20％的这些微生物的总蛋白质量的。作为第一接口的环境中，这些细胞的化合物强烈地影响细菌吸着性质3。 S-层蛋白分子量范围从40到几百kDa的的是在细胞内产生的，但外被组装在那里他们能够形成层上的脂膜或聚合细胞壁成分。一旦分离，几乎所有的S-层蛋白质具有的固有属性自发自组装在悬浮液中，在界面处，或在表面上形成的平面的或管状结构3。蛋白质单层的厚度取决于细菌，是一个范围为5内- 25纳米24。在一般情况下，所形成的S-层蛋白结构可具有一倾斜（P1或P2），正方形（P4），或六边形（P3或P6）对称性为2.5晶格常数至35nm 3,24。晶格的形成似乎是在许多情况下，依赖于二价阳离子和主要对Ca 2+ 25,26，拉夫，J。等。 S层基纳米复合材料为在基于蛋白质的工程化纳米结构的工业应用。 （编辑蒂亚娜Z.树丛和Aitziber L. Cortajarena）（施普林格，2016（提交））。尽管如此，完整的反应级联，尤其是二价阳离子如Ca 2+和Mg 2+单体折叠，单体-单体相互作用，晶格的形成，和不同的金属的作用，仍然没有完全了解。 革兰氏阳性菌株L.球形 JG-B53 27（从后新的进化分类球形芽孢杆菌改名），从铀矿开采废料堆"哈伯兰"（约汉格奥尔根斯塔特，萨克森，德国）4,28,29隔离。其功能S-层蛋白（SLP1）具有一个正方形晶格，116 kDa的30的分子量，并在活细菌细胞31的厚度≈10纳米。在以往的研究中， 在体外形成一个封闭的和稳定的蛋白质层的厚度为约10nm，在不到10分钟19达到了。相关应变L.球形 JG-A12，还从"哈伯兰"桩一个分离物，具有高的金属结合能力和其分离的S层蛋白已经显示出对等贵金属的Au具有高的化学和机械稳定性和良好的吸附速率（Ⅲ），铂（II），和Pd（II）的4,32,33。这种贵金属的结合是或多或少特异于一些金属和取决于官能团的聚合物的外和内表面蛋白，并在其孔中，离子强度的可用性，和pH值。由蛋白质有关的官能团为金属相互作用是COOH-，NH 2 - ，OH - ，PO 4 - ，SO 4 - ， - SO-和。原则上，金属结合的能力打开了广泛的应用， 拉夫，J。等光谱 。 S层基纳米复合材料为在基于蛋白质的工程化纳米结构的工业应用。 （编辑蒂亚娜Z.树丛和Aitziber L. Cortajarena）（施普林格2016（提交））。 例如，作为用于去除或回收biosorptive组件溶解有毒或有价金属，合成或定期结构的金属纳米颗粒（纳米颗粒）的催化，以及其他生物工程材料，如生物传感层3,5,18,33的定义沉积模板。规则排列的NP阵列状的Au（0）-nps可用于主要应用范围从分子电子学和生物传感器，超高密度存储设备，和催化剂对CO氧化34-37。这样的应用程序以及这些材料的智能设计的发展，就必须的基本金属绑定机制有了更深的了解。 一个先决条件，例如生物基材料的发展是可靠的实施的生物分子和技术表面38,39之间的界面层的。例如，聚电解质组装有层-层（层层）技术40,41已被用作用于S层蛋白39的重结晶的界面层</SUP&gt;。这样的接口提供了一个比较简单的方法，可重复和定量的方式进行蛋白质涂层。通过进行不同的实验有和没有修改与粘合剂的启动子，有可能做出关于涂层动力学，稳定性层，以及金属与生物分子19,42，拉夫，J。等人的相互作用的语句。 S层基纳米复合材料为在基于蛋白质的工程化纳米结构的工业应用。 （编辑蒂亚娜Z.树丛和Aitziber L. Cortajarena）（施普林格，2016年（提交））。然而，蛋白质的吸附和蛋白质表面相互作用的复杂的机制尚未完全了解。特别是在构象，图案方向和涂层密度信息仍下落不明。 石英晶体微量天平耗散监测（QCM-D）的技术已引起关注，在近年来作为用于研究蛋白质的吸附，涂层动力学的工具，和相互作用的亲正如事实上纳米尺度19,43-45。此技术允许质量吸附在实时的详细检测，并且可以作为对蛋白质晶格19,20,42,46-48蛋白自组装过程和功能分子偶合的一个指标。另外，QCM-D测量开来研究金属的互动过程与天然生物条件下，蛋白质层的可能性。在最近的研究中，在S-层蛋白质的与选定的金属，如铕的相互作用（Ⅲ），金（Ⅲ），钯（Ⅱ），和Pt（II）中已研究了的QCM-D 19,20。吸附的蛋白质层可以作为革兰氏阳性细菌的细胞壁的简化模型。这种单一组分的研究有助于金属的相互作用有更深的了解。然而，仅仅QCM-D实验不允许有关表面结构和金属蛋白的影响报表。其它技术是必需的，以获得这样的信息。一个POS上的结构特性sibility用于成像的生物纳米结构和获取信息是原子力显微镜（AFM）。 所呈现的研究的目的是调查的金（Au（III）和Au（0）-nps）到S层蛋白质的吸附，在L的特定SLP1 球形 JG-B53。 5.0使用ICP-MS和使用QCM-D固定的S-层 - 悬浮的蛋白质上一批规模2.0的pH范围内进行了实验。此外，关于晶格稳定性金属盐溶液的影响进行了研究与随后AFM研究中。这些技术的组合，有助于更好地理解在体外金属的相互作用过程中为更多地了解关于结合特定金属的亲和力对整个细菌细胞活动的工具。这些知识不仅是适用的过滤材料的发展为金属环保的回收和再保护的关键源49，同时也为高度有序的金属纳米颗粒关于各种技术应用的阵列的发展。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="849">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:293px;">equiment and software</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:97px;"></td>
			<td style="width:241px;"></td>
		</tr>
		<tr height="36">
			<td height="36" style="height:36px;width:293px;">Bioreactor, Steam In Place 70L Pilot System</td>
			<td style="width:219px;">Applikon Biotechnology, Netherlands</td>
			<td style="width:97px;">Z6X</td>
			<td style="width:241px;">Including dO2, pH sensors of Applikon Biotechnology and BioXpert software V2</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Noninvasive Biomass Monitor BugEye 2100</td>
			<td style="width:219px;">BugLab, Concord (CA), USA</td>
			<td style="width:97px;">Z9X</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Spectrometer Ultrospec 1000</td>
			<td style="width:219px;">Amersham Pharmacia Biotech, Great Britain</td>
			<td style="width:97px;">80-2109-10</td>
			<td style="width:241px;">Company now GE Healthcare Life Sciences</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">MiniStar micro centrifuge</td>
			<td style="width:219px;">VWR, Germany</td>
			<td style="width:97px;">521-2844</td>
			<td style="width:241px;">For centrifugation of cultivation samples</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Research system microscope BX-61</td>
			<td style="width:219px;">Olympus Germany LLC, Germany</td>
			<td style="width:97px;">037006</td>
			<td style="width:241px;">Microscope in combination with imaging software</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Cell^P (version 3.1)</td>
			<td style="width:219px;">Olympus Soft Imaging Solutions LLC, M&#252;nster, Germany</td>
			<td style="width:97px;">---</td>
			<td style="width:241px;">together with microscope</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Powerfuge Pilot Separation System Serie 9010-S</td>
			<td style="width:219px;">Carr Centritech, Florida, USA</td>
			<td style="width:97px;">9010PLT</td>
			<td style="width:241px;">For biomasse harvesting</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">T18 basic Ultra Turrax</td>
			<td style="width:219px;">IKA Labortechnik, Germany</td>
			<td style="width:97px;">431-2601</td>
			<td style="width:241px;">For flagella removal and sample homogenization</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Sorvall Evolution RC Superspeed Centrifuge</td>
			<td style="width:219px;">Thermo Fisher Scientific, USA</td>
			<td style="width:97px;">728411</td>
			<td style="width:241px;">Used within protein isolation</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Mobile high shear fluid processor, M-110EH-30 Pilot</td>
			<td style="width:219px;">Microfluidics, Massachusetts, USA</td>
			<td style="width:97px;">M110EH30K</td>
			<td style="width:241px;">Used for cell rupture</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Alpha 1-4 LSC Freeze dryer</td>
			<td style="width:219px;">Martin Christ Freeze dryers LLC, Osterode, Germany</td>
			<td>102041</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">UV-VIS spectrophotometry (NanoDrop 2000c)</td>
			<td style="width:219px;">Thermo Fisher Scientific, USA</td>
			<td style="width:97px;">91-ND-2000C-L</td>
			<td style="width:241px;">For determination of protein concentration</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Mini-PROTEAN vertical electrophoresis chamber</td>
			<td style="width:219px;">Bio-Rad Laboratories GmbH, Munich, Germany</td>
			<td style="width:97px;">165-3322</td>
			<td style="width:241px;">For SDS-PAGE</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">VersaDoc Imaging System 3000</td>
			<td style="width:219px;">Bio-Rad Laboratories GmbH, Munich, Germany</td>
			<td style="width:97px;">1708030</td>
			<td style="width:241px;">Used for imaging of SDS-PAGE gels</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">ICP-MS Elan 9000</td>
			<td style="width:219px;">PerkinElmer, Waltham (MA), USA</td>
			<td style="width:97px;">N8120536</td>
			<td style="width:241px;">For determination of metal concentration</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Zetasizer Nano ZS</td>
			<td style="width:219px;">Malvern Instruments, Worcestershire United Kingdom</td>
			<td style="width:97px;">ZEN3600</td>
			<td style="width:241px;">For determination of nanoparticle size</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Q-Sense E4 device&#160;</td>
			<td style="width:219px;">Q-Sense AB, Gothenburg, Sweden</td>
			<td rowspan="3" style="width:97px;">QS-E4</td>
			<td rowspan="3" style="width:241px;">ordered via LOT quantum design (software included with E4 platform)</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Q-Soft 401 (data recording)</td>
			<td style="width:219px;">Q-Sense AB, Gothenburg, Sweden</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Q-Tools 3 (data evaluation and modelling)</td>
			<td style="width:219px;">Q-Sense AB, Gothenburg, Sweden</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">QCM-D flow modules QFM&#160;401&#160;</td>
			<td style="width:219px;">Q-Sense AB, Gothenburg, Sweden</td>
			<td style="width:97px;">QS-QFM401</td>
			<td style="width:241px;">ordered via LOT quantum design</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:293px;">QSX&#160;303 SiO2 piezoelectric AT-cut quartz sensors</td>
			<td style="width:219px;">Q-Sense AB, Gothenburg, Sweden</td>
			<td style="width:97px;">QS-QSX303</td>
			<td style="width:241px;">ordered via LOT quantum design</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Ozone cleaning chamber</td>
			<td style="width:219px;">Bioforce Nanoscience, Ames (IA), USA</td>
			<td style="width:97px;">QS-ESA006</td>
			<td style="width:241px;">ordered via LOT quantum design</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Atomic Force Microscope MFP-3D Bio AFM</td>
			<td style="width:219px;">Asylum Research, Santa Barbara (CA), USA</td>
			<td>MFP-3DBio</td>
			<td style="width:241px;">AFM measurements and imaging software</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Asylum Research AFM Software AR Version 120804+1223</td>
			<td style="width:219px;">Asylum Research, Santa Barbara (CA), USA</td>
			<td style="width:97px;">---</td>
			<td style="width:241px;">imaging software included in Cat. No. MFP-3DBio</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Igor Version Pro 6.3.2.3 Software</td>
			<td style="width:219px;">WaveMetrics, Inc., USA</td>
			<td style="width:97px;">---</td>
			<td style="width:241px;">imaging software included in Cat. No. MFP-3DBio</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">BioHeater</td>
			<td style="width:219px;">Asylum Research, Santa Barbara (CA), USA</td>
			<td style="width:97px;">Bioheater</td>
			<td style="width:241px;">Sample heater for AFM measurements</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Biolever mini cantilever,&#160; BL-AC40TS-C2</td>
			<td style="width:219px;">Olympus Germany LLC, Germany</td>
			<td style="width:97px;">&#160;BL-AC40TS-C2</td>
			<td style="width:241px;">Prefered cantilever for AFM measurements</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">WSxM 5.0 Develop 6.5 (2013)</td>
			<td style="width:219px;">Nanotec Electronica S.L. , Spain</td>
			<td style="width:97px;">freeware</td>
			<td style="width:241px;">Software for AFM analysis</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:293px;">Name</td>
			<td style="width:219px;">Company</td>
			<td style="width:97px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:241px;">Comments</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:293px;">Detergents and other equiment</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:97px;"></td>
			<td style="width:241px;"></td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:293px;">Calcium chloride Dihydrate (CaCl2 &#8729; 2H2O)</td>
			<td style="width:219px;">Merck KGaA</td>
			<td style="width:97px;">1.02382</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="51">
			<td height="51" style="height:51px;width:293px;">acidic acid, 100 %, p.A.</td>
			<td style="width:219px;">CARL ROTH GmbH+CO.KG</td>
			<td style="width:97px;">3738.5</td>
			<td style="width:241px;">Danger, flammable and corrosive liquid and vapour. Causes severe skin burns and eye damage.</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Antifoam 204</td>
			<td style="width:219px;">Sigma-Aldrich Co. LLC.</td>
			<td style="width:97px;">A6426</td>
			<td style="width:241px;">For foam suppression</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">bromophenol blue, sodium salt</td>
			<td style="width:219px;">Sigma-Aldrich Co. LLC.</td>
			<td style="width:97px;">B5525</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:293px;">Coomassie Brilliant Blue R (C45H44N3NaO7S2)</td>
			<td style="width:219px;">CARL ROTH GmbH+CO.KG</td>
			<td style="width:97px;">3862.1</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Deoxyribonuclease II from porcine spleen</td>
			<td style="width:219px;">Sigma-Aldrich Co. LLC.</td>
			<td style="width:97px;">D4138</td>
			<td style="width:241px;">Typ IV , 2,000-6,000&#160;Kunitz units/mg protein</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Ethanol, 95%</td>
			<td style="width:219px;">VWR, Germany</td>
			<td style="width:97px;">20827.467</td>
			<td style="width:241px;">Danger, flammable</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">glycerine, p.A.</td>
			<td style="width:219px;">CARL ROTH GmbH+CO.KG</td>
			<td style="width:97px;">3783.1</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:293px;">Gold(III) chloride trihydrate (HAuCl4 &#8729; 3H2O)</td>
			<td style="width:219px;">Sigma-Aldrich Co. LLC.</td>
			<td style="width:97px;">520918</td>
			<td style="width:241px;">Danger</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Guanidine hydrochloride (GuHCl)</td>
			<td style="width:219px;">CARL ROTH GmbH+CO.KG</td>
			<td style="width:97px;">0037.1</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Hellmanex III</td>
			<td style="width:219px;">Hellma GmbH &#38; Co. KG</td>
			<td style="width:97px;">9-307-011-4-507</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:293px;">Hydrochloric acid (HCl) (37%)</td>
			<td style="width:219px;">CARL ROTH GmbH+CO.KG</td>
			<td style="width:97px;">4625.2</td>
			<td style="width:241px;">Danger; Corrosive, used for pH adjustment</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Lysozyme from chicken egg white</td>
			<td style="width:219px;">Sigma-Aldrich Co. LLC.</td>
			<td style="width:97px;">L6876&#160;</td>
			<td style="width:241px;">Lyophilized powder, protein =90 %, =40,000 units/mg protein (Sigma)&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:293px;">Magnesium chloride Hexahydrate (MgCl2 &#8729; 6H2O)</td>
			<td style="width:219px;">Merck KGaA</td>
			<td style="width:97px;">1.05833</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Magnetic stirrer with heating,&#160; MR 3000K</td>
			<td style="width:219px;">Heidolph Instruments GmbH &#38; Co.KG, Germany</td>
			<td style="width:97px;">504.10100.00</td>
			<td style="width:241px;">Standard stirrer within experiment</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">NB-Media DM180</td>
			<td style="width:219px;">Mast Diagnostica GmbH</td>
			<td style="width:97px;">121800</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:293px;">Nitric acid (HNO3)</td>
			<td style="width:219px;">CARL ROTH GmbH+CO.KG</td>
			<td style="width:97px;">HN50.1</td>
			<td style="width:241px;">Danger; Oxidizing, Corrosing</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">PageRuler Unstained Protein Ladder</td>
			<td style="width:219px;">ThermoScientific-Pierce</td>
			<td style="width:97px;">26614</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Poly(sodium 4-styrenesulfonat) (PSS)</td>
			<td style="width:219px;">Sigma-Aldrich Co. LLC.</td>
			<td style="width:97px;">243051</td>
			<td style="width:241px;">Average Mw ~70,000</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Polyethylenimine (PEI), branched</td>
			<td style="width:219px;">Sigma-Aldrich Co. LLC.</td>
			<td style="width:97px;">408727</td>
			<td style="width:241px;">Warning; Harmful, Irritant, Dangerous for the environment; average Mw ~25,000</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:293px;">Potassium carbonate anhydrous (K2CO3)</td>
			<td style="width:219px;">Sigma-Aldrich Co. LLC.</td>
			<td style="width:97px;">60108</td>
			<td style="width:241px;">Warning; Harmful</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Ribonuclease A from bovine pancreas&#160;</td>
			<td style="width:219px;">Sigma-Aldrich Co. LLC.</td>
			<td style="width:97px;">R5503</td>
			<td style="width:241px;">Type I-AS, 50-100 Kunitz units/mg protein&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Sodium azide (NaN3)</td>
			<td style="width:219px;">Merck KGaA</td>
			<td style="width:97px;">106688</td>
			<td style="width:241px;">Danger; very toxic and Dangerous for the environment</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Sodium chloride (NaCl)</td>
			<td style="width:219px;">CARL ROTH GmbH+CO.KG</td>
			<td style="width:97px;">3957.2</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Sodium dodecyl sulfate (SDS)</td>
			<td style="width:219px;">Sigma-Aldrich Co. LLC.</td>
			<td style="width:97px;">L-5750</td>
			<td style="width:241px;">Danger; toxic</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Sodium hydroxide (NaOH)</td>
			<td style="width:219px;">CARL ROTH GmbH+CO.KG</td>
			<td style="width:97px;">6771.1</td>
			<td style="width:241px;">Danger; Corrosive, used for pH regulation within cultivation and pH adjustment</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:293px;">Spectra/Por 6, Dialysis membrane, MWCO 50,000&#160;</td>
			<td style="width:219px;">CARL ROTH GmbH+CO.KG</td>
			<td style="width:97px;">1893.1</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Sulfuric acid (H2SO4)</td>
			<td style="width:219px;">CARL ROTH GmbH+CO.KG</td>
			<td style="width:97px;">HN52.2</td>
			<td style="width:241px;">Danger; Corrosive, used for pH regulation within cultivation</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:293px;">Tannic acid (C76H52O46)</td>
			<td style="width:219px;">Sigma-Aldrich Co. LLC.</td>
			<td style="width:97px;">16201</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:293px;">TRIS HCl (C4H11NO3HCl)</td>
			<td style="width:219px;">CARL ROTH GmbH+CO.KG</td>
			<td style="width:97px;">9090.2</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:293px;">Tri-sodium citrate dihydrate (C6H5Na3O7 &#8729; 2H2O)</td>
			<td style="width:219px;">CARL ROTH GmbH+CO.KG</td>
			<td style="width:97px;">3580.2</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:293px;">Triton X-100</td>
			<td style="width:219px;">CARL ROTH GmbH+CO.KG</td>
			<td style="width:97px;">3051.3</td>
			<td style="width:241px;">Warning; Harmful, Dangerous for the environment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">VIVASPIN 500, 50.000 MWCO Ultrafiltration tubes</td>
			<td>Sartorius AG</td>
			<td>VS0132</td>
			<td style="width:241px;">---</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:293px;">&#946;-mercaptoethanol</td>
			<td style="width:219px;">Sigma-Aldrich Co. LLC.</td>
			<td style="width:97px;">M6250</td>
			<td style="width:241px;">Danger, toxic</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

au-interaction of slp1 polymers and monolayer from lysinibacillus sphaericus jg-b53 - qcm-d, icp-ms and afm as tools for biomolecule-metal studies

In this publication the gold sorption behavior of surface layer (S-layer) proteins (Slp1) of Lysinibacillus sphaericus JG-B53 is described. These biomolecules arrange in paracrystalline two-dimensional arrays on surfaces, bind metals, and are thus interesting for several biotechnical applications, such as biosorptive materials for the removal or recovery of different elements from the environment and industrial processes. The deposition of Au(0) nanoparticles on S-layers, either by S-layer directed synthesis 1 or adsorption of nanoparticles, opens new possibilities for diverse sensory applications. Although numerous studies have described the biosorptive properties of S-layers 2-5, a deeper understanding of protein-protein and protein-metal interaction still remains challenging. In the following study, inductively coupled mass spectrometry (ICP-MS) was used for the detection of metal sorption by suspended S-layers. This was correlated to measurements of quartz crystal microbalance with dissipation monitoring (QCM-D), which allows the online detection of proteinaceous monolayer formation and metal deposition, and thus, a more detailed understanding on metal binding.
The ICP-MS results indicated that the binding of Au(III) to the suspended S-layer polymers is pH dependent. The maximum binding of Au(III) was obtained at pH 4.0. The QCM-D investigations enabled the detection of Au(III) sorption as well as the deposition of Au(0)-NPs in real-time during the in situ experiments. Further, this method allowed studying the influence of metal binding on the protein lattice stability of Slp1. Structural properties and protein layer stability could be visualized directly after QCM-D experiment using atomic force microscopy (AFM). In conclusion, the combination of these different methods provides a deeper understanding of metal binding by bacterial S-layer proteins in suspension or as monolayers on either bacterial cells or recrystallized surfaces.

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Au-Interaction of Slp1 Polymers and Monolayer from Lysinibacillus sphaericus JG-B53 - QCM-D, ICP-MS and AFM as Tools for Biomolecule-metal Studies

To obtain basic information on the sorption and recycling of gold from aqueous systems the interaction of Au(III) and Au(0) nanoparticles on S-layer proteins were investigated. The sorption of protein polymers was investigated by ICP-MS and that of proteinaceous monolayers by QCM-D. Subsequent AFM enables the imaging of the nanostructures.

SLP1聚合物和单层从金交互<em&gt; Lysinibacillus球形</em&gt; JG-B53 - QCM-D，ICP-MS和原子力显微镜的工具生物分子金属研究

In this publication the gold sorption behavior of surface layer (S-layer) proteins (Slp1) of Lysinibacillus sphaericus JG-B53 is described. These ...

au-interaction-slp1-polymers-monolayer-from-lysinibacillus-sphaericus

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

Au-Interaction of Slp1 Polymers and Monolayer from Lysinibacillus sphaericus JG-B53 - QCM-D, ICP-MS and AFM as Tools for Biomolecule-metal Studies

11.3K 次观看.  Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. To obtain basic information on the sorption and recycling of gold from aqueous systems the interaction of Au(III) and Au(0) nanoparticles on S-layer proteins were investigated. The sorption of protein polymers was investigated by ICP-MS and that of proteinaceous monolayers by QCM-D. Subsequent AFM enables the imaging of the nanostructures.

视频: Au-Interaction of Slp1 Polymers and Monolayer from Lysinibacillus sphaericus JG-B53 - QCM-D, ICP-MS and AFM as Tools for Biomolecule-metal Studies

Covalent Binding of BMP-2 on Surfaces Using a Self-assembled Monolayer Approach

Bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) is a growth factor embedded in the extracellular matrix of bone tissue. BMP-2 acts as trigger of mesenchymal cell differentiation into osteoblasts, thus stimulating healing and de novo bone formation. The clinical use of recombinant human BMP-2 (rhBMP-2) in conjunction with scaffolds has raised recent controversies, based on the mode of presentation and the amount to be delivered. The protocol presented here provides a simple and efficient way to deliver BMP-2 for in vitro studies on cells. We describe how to form a self-assembled monolayer consisting of a heterobifunctional linker, and show the subsequent binding step to obtain covalent immobilization of rhBMP-2. With this approach it is possible to achieve a sustained presentation of BMP-2 while maintaining the biological activity of the protein. In fact, the surface immobilization of BMP-2 allows targeted investigations by preventing unspecific adsorption, while reducing the amount of growth factor and, most notably, hindering uncontrolled release from the surface. Both short- and long-term signaling events triggered by BMP-2 are taking place when cells are exposed to surfaces presenting covalently immobilized rhBMP-2, making this approach suitable for in vitro studies on cell responses to BMP-2 stimulation.

We describe a method for accomplishing efficient immobilization of BMP-2 on surfaces. Our approach is based on the formation of a self-assembled monolayer to achieve the covalent binding of BMP-2 via its free amine residues. This method is a useful tool to study signaling at the cell membrane.

BMP-2的共价结合利用表面上的自组装单层膜法

Bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) is a growth factor embedded in the extracellular matrix of bone tissue. BMP-2 acts as trigger of mesenchymal cell ...

科研

化学

Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite in&#64257;ltration of 3D interconnected microfluidic networks. The manufacturing of the reinforced beams begins with the fabrication of microfluidic networks, which involves layer-by-layer deposition of fugitive ink filaments using a dispensing robot, filling the empty space between filaments using a low viscosity resin, curing the resin and finally removing the ink.&#160;Self-supported 3D structures with other geometries and many layers (e.g.&#160;a few hundreds layers) could be built using this method. The resulting tubular micro&#64258;uidic networks are then infiltrated with thermosetting nanocomposite suspensions containing nanofillers (e.g.&#160;single-walled carbon nanotubes), and subsequently cured. The infiltration is done by applying a pressure gradient between two ends of the empty network (either by applying a vacuum or vacuum-assisted microinjection). Prior to the infiltration, the nanocomposite suspensions are prepared by dispersing nanofillers into polymer matrices using ultrasonication and three-roll mixing methods. The nanocomposites (i.e.&#160;materials infiltrated) are then solidified under UV exposure/heat cure, resulting in a 3D-reinforced composite structure. The technique presented here enables the design of functional nanocomposite macroscopic products for microengineering applications such as actuators and sensors.

Three-dimensional (3D) microstructured composite beams are fabricated through the directed and localized infiltration of nanocomposites into 3D porous microfluidic networks. The flexibility of this manufacturing method enables the utilization of different thermosetting materials and nanofillers in order to achieve a variety of functional 3D reinforced nanocomposite macroscopic products.

通过微流体渗透制备三维微结构纳米复合材料的制造

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite ...

Standards for Quantitative Metalloproteomic Analysis Using Size Exclusion ICP-MS

Metals are essential for protein function as cofactors to catalyze chemical reactions. Disruption of metal homeostasis is implicated in a number of diseases including Alzheimer's and Parkinson's disease, but the exact role these metals play is yet to be fully elucidated. Identification of metalloproteins encounters many challenges and difficulties. Here we report an approach that allows metalloproteins in complex samples to be quantified. This is achieved using size exclusion chromatography coupled with inductively coupled plasma - mass spectrometry (SEC-ICP-MS). Using six known metalloproteins, the size exclusion column can be calibrated and the respective trace elements (iron, copper, zinc, cobalt, iodine) can be used for quantification. SEC-ICP-MS traces of human brain and plasma are presented. The use of these metalloprotein standards provides the means to quantitatively compare metalloprotein abundances between biological samples. This technique is poised to help shed light on the role of metalloproteins in neurodegenerative disease as well as other diseases where imbalances in trace elements are implicated.

Size exclusion chromatography hyphenated with inductively coupled plasma - mass spectrometry (ICP-MS) is a powerful tool to measure changes in the abundance of metalloproteins directly from biological samples. Here we describe a set of metalloprotein standards used to estimate molecular mass and the amount of metal associated with unknown proteins.

用尺寸排阻ICP-MS标准定量分析Metalloproteomic

Metals are essential for protein function as cofactors to catalyze chemical reactions. Disruption of metal homeostasis is implicated in a number of ...

HKUST-1 as a Heterogeneous Catalyst for the Synthesis of Vanillin

Vanillin (4-hydoxy-3-methoxybenzaldehyde) is the main component of the extract of vanilla bean. The natural vanilla scent is a mixture of approximately 200 different odorant compounds in addition to vanillin. The natural extraction of vanillin (from the orchid Vanilla planifolia, Vanilla tahitiensis and Vanilla pompon) represents only 1% of the worldwide production and since this process is expensive and very long, the rest of the production of vanillin is synthesized. Many biotechnological approaches can be used for the synthesis of vanillin from lignin, phenolic stilbenes, isoeugenol, eugenol, guaicol, etc., with the disadvantage of harming the environment since these processes use strong oxidizing agents and toxic solvents. Thus, eco-friendly alternatives on the production of vanillin are very desirable and thus, under current investigation. Porous coordination polymers (PCPs) are a new class of highly crystalline materials that recently have been used for catalysis. HKUST-1 (Cu3(BTC)2(H2O)3, BTC = 1,3,5-benzene-tricarboxylate) is a very well known PCP which has been extensively studied as a heterogeneous catalyst. Here, we report a synthetic strategy for the production of vanillin by the oxidation of trans-ferulic acid using HKUST-1 as a catalyst.

The conversion of trans-ferulic acid to vanillin was achieved by heterogeneous catalysis. HKUST-1 was employed in this synthesis and the essential step in the catalytic process was the generation of unsaturated metal sites. Thus, when the catalyst was activated under vacuum, full vanillin conversion (yield of 95%) was obtained.

科大-1作为香兰素的合成的非均相催化剂

Vanillin (4-hydoxy-3-methoxybenzaldehyde) is the main component of the extract of vanilla bean. The natural vanilla scent is a mixture of approximately ...

Electrochemical Impedance Spectroscopy as a Tool for Electrochemical Rate Constant Estimation

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). In the case of fast reversible electrochemical processes, current is predominantly affected by the rate of diffusion, which is the slowest and limiting stage. EIS is a powerful technique that allows separate analysis of stages of charge transfer that have different AC frequency response. The capability of the method was used to extract the value of charge transfer resistance, which characterizes the rate of charge exchange on the electrode-solution interface. The application of this technique is broad, from biochemistry up to organic electronics. In this work, we are presenting the method of analysis of organic compounds for optoelectronic applications.

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) of species that undergo reversible oxidation or reduction in solution was used for determination of rate constants of oxidation or reduction.

电化学阻抗谱作为电化学速率常数估计的一种工具

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). ...

Raman and IR Spectroelectrochemical Methods as Tools to Analyze Conjugated Organic Compounds

In the presented work, two spectroelectrochemical techniques are discussed as tools for the analysis of the structural changes occurring in the molecule on the vibrational level of energy. Raman and IR spectroelectrochemistry can be used for advanced characterization of the structural changes in the organic electroactive compounds. Here, the step-by-step analysis by means of Raman and IR spectroelectrochemistry is shown. Raman and IR spectroelectrochemical techniques provide complementary information about structural changes occurring during an electrochemical process, i.e. allows for the investigation of redox processes and their products. The examples of IR and Raman spectroelectrochemical analysis are presented, in which the products of the redox reactions, both in solution and solid state, are identified.

A protocol of step-by-step Raman and IR spectroelectrochemical analysis is presented.

拉曼光谱和红外光谱电化学法作为分析共轭有机化合物的工具

In the presented work, two spectroelectrochemical techniques are discussed as tools for the analysis of the structural changes occurring in the molecule ...

Using Cyclic Voltammetry, UV-Vis-NIR, and EPR Spectroelectrochemistry to Analyze Organic Compounds

Cyclic voltammetry (CV) is a technique used in the analysis of organic compounds. When this technique is combined with electron paramagnetic resonance (EPR) or ultraviolet-visible and near-infrared (UV-Vis-NIR) spectroscopies, we obtain useful information such as electron affinity, ionization potential, band-gap energies, the type of charge carriers, and degradation information that can be used to synthesize stable organic electronic devices. In this study, we present electrochemical and spectroelectrochemical methods to analyze the processes occurring in active layers of an organic device as well as the generated charge carriers.

In this article, we describe electrochemical, electron paramagnetic resonance, and ultraviolet-visible and near-infrared spectroelectrochemical methods to analyze organic compounds for application in organic electronics.

利用循环伏安法、紫外-近红外光谱和 EPR 光谱电化学对有机化合物进行分析

Cyclic voltammetry (CV) is a technique used in the analysis of organic compounds. When this technique is combined with electron paramagnetic resonance ...

Preparation of Stable Bicyclic Aziridinium Ions and Their Ring-Opening for the Synthesis of Azaheterocycles

Bicyclic aziridinium ions were generated by the removal of an appropriate leaving group through internal nucleophilic attack by nitrogen atom in the aziridine ring. The utility of bicyclic aziridinium ions, specifically 1-azoniabicyclo[3.1.0]hexane and 1-azoniabicyclo[4.1.0]heptane tosylate highlighted in the aziridine ring openings by the nucleophile with the release of the ring strain to yield the corresponding ring-expanded azaheterocycles such as pyrrolidine, piperidine and azepane with diverse substituents on the ring in regio- and stereospecific manner. Herein, we report a simple and convenient method for the preparation of the stable 1-azabicyclo[4.1.0]heptane tosylate followed by selective ring opening via a nucleophilic attack either at the bridge or at the bridgehead carbon to yield piperidine and azepane rings, respectively. This synthetic strategy allowed us to prepare biologically active natural products containing piperidine and azepane motif including sedamine, allosedamine, fagomine and balanol in highly efficient manner.

Bicyclic aziridinium ions such as 1-azoniabicyclo[4.1.0]heptane tosylate were generated from 2-[4-tolenesulfonyloxybutyl]aziridine, which was utilized for the preparation of substituted piperidines and azepanes via regio- and stereospecific ring-expansion with various nucleophiles. This highly efficient protocol allowed us to prepare diverse azaheterocycles including natural products such as fagomine, febrifugine analogue and balanol.

稳定笼 Aziridinium 离子的制备及其开环 Azaheterocycles 的合成

Bicyclic aziridinium ions were generated by the removal of an appropriate leaving group through internal nucleophilic attack by nitrogen atom in the ...

Stereolithographic 3D Printing with Renewable Acrylates

The accessibility of cost-competitive renewable materials and their application in additive manufacturing is essential for an efficient biobased economy. We demonstrate the rapid prototyping of sustainable resins using a stereolithographic 3D printer. Resin formulation takes place by straightforward mixing of biobased acrylate monomers and oligomers with a photoinitiatior and optical absorber. Resin viscosity is controlled by the monomer to oligomer ratio and is determined as a function of shear rate by a rheometer with parallel plate geometry. A stereolithographic apparatus charged with the biobased resins is employed to produce complex shaped prototypes with high accuracy. The products require a post-treatment, including alcohol rinsing and UV irradiation, to ensure complete curing. The high feature resolution and excellent surface finishing of the prototypes is revealed by scanning electron microscopy.

A protocol for additive manufacturing with renewable photopolymer resins on a stereolithography apparatus is presented.

Stereolithographic 3D 印刷用可再生丙烯酸酯

The accessibility of cost-competitive renewable materials and their application in additive manufacturing is essential for an efficient biobased economy. ...

A Continuous-flow Photocatalytic Reactor for the Precisely Controlled Deposition of Metallic Nanoparticles

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic nanoparticles is developed. Guidelines for the replication of the reactor and its operation are provided in detail. Three different composite systems (Pt/graphene, Pt/TiO2, and Au/TiO2) with monodisperse and uniformly distributed particles are produced by this reactor, and the photodeposition mechanism, as well as the synthesis optimization strategy, are discussed. The synthesis methods and their technical aspects are described comprehensively. The role of the ultraviolet (UV) dose (in each excitation pulse) on the photodeposition process is investigated and the optimum values for each composite system are provided.

For a continuous and scalable synthesis of noble-metal-based nanocomposites, a novel photocatalytic reactor is developed and its structure, operation principles, and product quality optimization strategies are described.