Síntesis de óxido de titanio mesoporoso usando como plantilla el bacteriógrafo M13 Público Deposited

En este trabajo se propuso a l bacteriófago M13 como una plantilla biológica para sintetizar TiO 2 mesoporoso . El bacteriófago (fago) M13 es un virus con fo rma filamentosa , semiflexible y con un diámetro de 6.5 nm . La síntesis de TiO 2 mesoporoso se logró adaptando el método sol - gel al ambiente químico de la cápside del fago usando una metodología inspirada en el algoritmo genético para hallar los parámetros óptim os de reacción . La estructura semi - rígida del fago permitió obtener una estrecha distribución de tamaño de poro y evitó la microporosidad en la estructura . L a remoción del fago por calcinación permitió obtener la fase an a tasa sin provocar el colapso de la estructura mesoporos a . Con esta metodología fue posible obtener TiO 2 mesoporoso con tamaño medio de poro de 6.1 y 8.2 nm, y área superficial específica de 130 y 80 m 2 /g respectivamente. El tamaño de los cristales de anatasa de la pared del poro infl uyó en el área superficial específica, el cual pudo controlarse simplemente ajustando el pH y la concentración del alcóxido en la solución (relación molar Ti:p8 y Ti:OH). Inicialmente s e intentó modificar genéticamente la proteína p8 del fa go para la expresión de péptidos con afinidad a TiO 2 , lo que permitiría adaptar los grupos funcionales de la cápside del fago a la síntesis de arreglos ordenados mesoporosos de TiO 2 cristalino a temperatura ambiente. No obstante, la s modificacio n es genética s no fue ro n viable s probablemente debido a una saturación de cargas positivas en el extremo amino terminal de la proteína p 8 que impide el adecuado ensamble del fago. Al no lograr la inserción gené tica de los péptidos propuestos, se optó por la selección de péptidos con un punto isoeléctrico bajo . Por medio de un biopanning sobre el precursor TiBALDH s e identificar on cuatro posibles secuencias para la biomineralización de TiO 2 . La elección del sistema amortiguado r de pH y concentración del TiBALDH fueron vitales para una identificación confiable. Dos de las secuencias halladas, TNWQALAYMQRH (TN) y ENHWSLSTLMSS (EN), fueron elegidas para la biomineralización de TiO 2 . Estos péptidos lograron formar nanopartículas de anatasa a temperatura ambiente los cuales , al tener pocos residuos básicos, su inserción genética en el fago podría ser posible .

In this work , the bacteriophage M13 was proposed as a biological template for the synthesis of mesoporous TiO 2 . The bacteriophage (phage) M13 is a filamentous semi - flexible virus with a diameter of 6.5 nm. The synthesis of mesoporous TiO 2 was achieved by adapting the sol - gel method to the chemical environment of the phage capsid . The optimal parameters for the reaction were f ou nd by using a methodology inspired by the genetic algorithm. The semi - rigid structure of the phage allowed to obtain a narrow por e size distribution and to prevent microporosity in the structure. The removal of the phage by calcination produced the anatase phas e without causing the mesoporous structure to collapse. With this methodology , it was possible to obtain mesoporous TiO 2 with a medium pore size of 6.1 and 8.2 nm, and a specific surface area of 130 and 80 m 2 /g respectively. The size of the anatase crystal s in the pore wall influenced the specific surface area, which could be controlled by adjusting the pH and alkoxide concentration in the solution (molar ratio Ti:p8 and Ti :OH ). Initially, an attempt was made to genetically modify the p8 protein of the pha ge for the expression of TiO 2 - affinity peptides, which would allow the functional groups of the phage capsid to be adapted to the synthesis of ordered mesoporous arrays of crystalline TiO 2 at room temperature. However, the genetic modifications were not fe asible , probably due to a positive charge saturation at the amino end of the p8 protein that prevents the proper phage assembly. As the proposed peptides could not be genetically inserted, a selection of peptides with a low isoelectric point was made . By p erforming a biopanning on the precursor TiBALDH, four possible sequences for the biomineralization of TiO 2 were identified. The selection of pH and concentration buffer system of TiBALDH was vital for a reliable identification. Two of the sequences found, TNWQALAYMQRH (TN) and ENHWSLSTLMSS (EN), were chosen for the biomineralization of TiO 2 . These peptides were able to form anatase nanoparticles at room temperature which, having few basic residues, could be genetically inserted into the phage.

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  • 2018
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Última modificación: 09/19/2022
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