Au-Interaction des SLP1 Polymères et monocouche de<em&gt; Lysinibacillus sphaericus</em&gt; JG-B53 - QCM-D, ICP-MS et l&#39;AFM comme outils pour les études de biomolécules-métalliques

Matthias Suhr; Johannes Raff; Katrin Pollmann

doi:10.3791/53572

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Article de méthode

Au-Interaction des SLP1 Polymères et monocouche de

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DOI :

10.3791/53572

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19 janvier 2016

Matthias Suhr¹ , Johannes Raff¹^,² , Katrin Pollmann¹

¹Helmholtz Institute Freiberg for Resource Technology, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, ²Institute for Resource Ecology, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Dans cet article

Résumé

Pour obtenir des informations de base sur la sorption et le recyclage de l’or à partir de systèmes aqueux, l’interaction des nanoparticules d’Au(III) et d’Au(0) sur les protéines de la couche S a été étudiée. La sorption des polymères protéiques a été étudiée par ICP-MS et celle des monocouches protéiques par QCM-D. L’AFM subséquente permet d’imager les nanostructures.

Résumé

Dans cette publication, le comportement de sorption de l’or des protéines de la couche superficielle (couche S) (Slp1) de Lysinibacillus sphaericus JG-B53 est décrit. Ces biomolécules s’organisent en réseaux bidimensionnels paracristallins sur les surfaces, lient les métaux et sont donc intéressantes pour plusieurs applications biotechniques, telles que les matériaux biosorptifs pour l’élimination ou la récupération de différents éléments de l’environnement et les processus industriels. Le dépôt de nanoparticules d’Au(0) sur les couches S, soit par synthèse dirigée de la couche S ¹, soit par adsorption de nanoparticules, ouvre de nouvelles possibilités pour diverses applications sensorielles. Bien que de nombreuses études aient décrit les propriétés biosorptives des couches ^{S 2 à 5}, une compréhension plus approfondie de l’interaction protéine-protéine et protéine-métal reste encore un défi. Dans l’étude suivante, la spectrométrie de masse à couplage inductif (ICP-MS) a été utilisée pour la détection de la sorption des métaux par les couches S en suspension. Cela a été corrélé aux mesures de microbalance à cristal de quartz avec surveillance de la dissipation (QCM-D), qui permet la détection en ligne de la formation de monocouches protéiques et du dépôt de métal, et donc, une compréhension plus détaillée de la liaison métallique.

Les résultats de l’ICP-MS ont indiqué que la liaison de l’Au(III) aux polymères de la couche S en suspension dépend du pH. La liaison maximale d’Au(III) a été obtenue à un pH de 4,0. Les investigations QCM-D ont permis de détecter la sorption de l’Au(III) ainsi que le dépôt de NP Au(0) en temps réel pendant les expériences in situ. De plus, cette méthode a permis d’étudier l’influence de la liaison métallique sur la stabilité du réseau protéique de Slp1. Les propriétés structurelles et la stabilité de la couche protéique ont pu être visualisées directement après l’expérience QCM-D à l’aide de la microscopie à force atomique (AFM). En conclusion, la combinaison de ces différentes méthodes permet une compréhension plus approfondie de la liaison des métaux par les protéines bactériennes de la couche S en suspension ou sous forme de monocouches sur des cellules bactériennes ou des surfaces recristallisées.

Introduction

En raison de l'utilisation croissante de l'or pour plusieurs applications comme l'électronique, les catalyseurs, les biocapteurs, ou des instruments médicaux, à la demande de ce métal précieux a augmenté au cours du temps de ces dernières années ^6-9. Or, ainsi que beaucoup d'autres métaux précieux et lourds sont libérés dans l'environnement par les effluents industriels à des concentrations diluées, à travers des activités minières, et l'élimination des déchets ^7,8,10, bien que la plupart contamination de l'environnement par des métaux lourds ou précieux est un processus continu principalement causés par des activités....