In-situ Überwachung der Proteininsertion in Block-Copolymer Vesikel-Membranen und ihre Ausbreitung mittels eines potential unterstützen Verfahrens

20.05.2020
  Methode Urheberrecht: ACS Applied Materials & Interfaces Schema 1: Herstellung von Synthosomen auf Goldelektroden durch potential-unterstützte Ausbreitung unter Verwendung des äußeren Membranproteins FhuA

Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Herstellung von Festkörper-gestützten biomimetischen Membranen durch potential-unterstützte Ausbreitung von Vesikeln.

Transmembranproteine, die in Festkörper-gestützten Hybridmembranen integriert sind, können als selektive Transporter oder für die Katalyse genutzt werden. Hydrophobe Regionen von Transmembranproteinen ermöglichen deren Einbau in Polymermembranen. Das Triblock-Copolymer Poly(2-Methyloxazolin)-blockpoly(Dimethylsiloxan)-blockpoly(2-Methyloxazolin) und eine veränderte Variante des äußeren Membranproteins Ferric hydroxamate uptake protein component A (FhuA) wurden zur potential-unterstützten Ausbreitung von Synthosomen auf Goldelektroden verwendet. Eine FhuA-Variante ohne Korkdomäne (FhuA ∆1-160) wurde verwendet, um Synthosome mit großen passiven Diffusionskanälen herzustellen. Isothermale Titrationskalorimetrie ermöglichte es, die Insertion von FhuA in Polymervesikel zu untersuchen. Die Ladung des Polymers ermöglichte die Verteilung von FhuA-funktionalisierten Vesikeln durch elektrostatische Interaktionen. Die potential-unterstützte Vesikelverteilung erlaubt eine effizientere Herstellung homogener Synthosome im Vergleich zu den üblichen Spin- und Tauchbeschichtungsverfahren. Die Funktionalität der ausgebreiteten Synthosome wurde über passiven Ionentransport und durch elektrochemische Impedanzspektroskopie nachgewiesen. Eine mögliche Verwendung finden die biomimetischen Membranen in der Entwicklung von (Bio‑)Sensoren und als nützliche Poren für den Wirkstofftransport oder Wasseraufreinigung.

Arbeitsgruppe: Hybrid catalysis & HTS

Finanzierung: Alexander von Humboldt-Stiftung
China Scholarship Council (CSC No. 201306350039)
BMBF-Forschertandem “Chiral Membranes” (Förderkennzeichen:031A164 und 031B0559)
EU and the federal state of North Rhine–Westphalia (grant EFRE 30 00 883 02)
Fraunhofer High Performance Center for Functional lntegration in Materials

T. Mirzaei Garakani, Z. Liu, U. Glebe, J. Gehrmann, J. Lazar, M. A. S. Mertens, M. Möller, N. Hamzelui, L. Zhu, U. Schnakenberg, A. Böker, U. Schwaneberg, ACS Applied Materials & Interfaces, 2019, DOI:10.1021/acsami.9b09302