钟超课题组利用光响应生物膜制备梯度活体复合材料

中国科学院深圳先进技术研究院/上海科技大学钟超教授与其合作者受天然功能梯度材料的启发，提出了一种实现可调控仿生矿化的新思路：利用细菌能够感知环境和分泌生物分子的能力，工程改造大肠杆菌生物膜这个活体功能材料平台来实现光调控的矿化，制备形状、厚度、密度可调控的复合功能材料。该工作以“Living materials fabricated via gradient mineralization of light-inducible biofilms”为题，于2020年12月21日在线发表在Nature Chemical Bioligy杂志上。 在该项研究中，研究人员首先筛选出了Mfp3S-pep作为羟基磷灰石（HA）矿化的蛋白质模块，通过透射电镜和选区电子衍射，发现CsgA-Mfp3S-pep生物膜在矿化5 天后形成了致密的矿物质，并具有明显的晶体特征，证实了该蛋白在促进HA矿化和结晶中的作用（图1）。随后利用石英晶体微天平（图2）和单分子力谱进一步说明了该蛋白与HA矿物之间具有较强的结合力。研究人员利用石英微晶天平分别测试了蛋白单体和自组装后的蛋白纤维在HA芯片表面的吸附量，结果显示引入Mfp3S-pep后蛋白质在HA表面的吸附量显著增加，且实验后期研究人员通入缓冲液冲洗芯片表面，吸附的蛋白质也基本没有脱落。