具有矿化能力的噬菌体的培养与筛选开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

生物矿化过程是一个环境友好的过程，其在常温常压下，以极其精准、高效的方式指导生物矿物的形成，且形成的矿物往往具有精细复杂的结构和独特的功能。天然矿物结构的形成过程也值得广大科学家们学习，我们知道蛋白质或多肽在生物矿化过程中起着至关重要的作用。矿化作用的显著特征是通过有机大分子和无机离子在界面处的相互作用，从分子水平上控制无机矿物相的结晶、生长，从而使生物矿物具有特殊的分级结构和组装方式。蛋白质等有机分子能促进形核和作为矿物生长模板。

建立在化学、生物学和材料学等交叉学科基础上的噬菌体展示技术（pdt） 为合成、组装新颖纳米材料提供了一条新的途径。噬菌体作为一种信息载体, 能模拟自然进化过程产生特异性多肽,从而在分子水平上识别靶材料并进行自组装。噬菌体的单分散性和长杆状外形,造就了特定的识别部位。通过噬菌体展示技术筛选出来的特异性识别肽,可以指导多肽介导的矿化过程,从而合成具有应用价值的一系列无机和有机纳米材料, 进一步制成的纳米装置将应用于电子、光学、生物技术和医学领域作用的研究等领域得到了广泛的应用,并显示了良好的应用前景。

angela m等利用m13噬菌体展示技术制备virus/tio₂复合材料，并与碳纳米管结合，用于染料敏化光电池，显著提高了其光电转换效率。该课题组利用m13噬菌体为模板制备的锂电池正极材料显著改善了锂电池的循环性能。从噬菌体展示库中筛选出具有特定识别功能的多肽,可以作为纳米材料合成的模板,在模板上生长出各种无机晶体和纳米材料。flynn 等找到了与各种Ⅱ-Ⅳ型半导体材料(如zns、cds 、pbs 等)具有高亲和力的黏性蛋白,将它用于多种无机晶体的相转移矿化过程,以控制材料组装的性状与形态。

噬菌体展示技术即将外源dna通过基因工程技术插入到噬菌体外壳蛋白结构基因适当位置，实现外源多肽或蛋白与外壳蛋白融合表达。目前用于构建展示文库的噬菌体主要有丝状噬菌体（m13）、λ噬菌体、t4 噬菌体和t7噬菌体，它们所展示的外源蛋白可以保持相对独立的空间结构和生物活性。在寻找与新材料具有特异性高亲和力多肽方面,噬菌体的外壳蛋白可以作为有机物和无机物间的连接器件。假如对某种功能材料具有高亲和力的一种多肽可以与另一种自组装多肽能相互结合,就会为纳米材料的自组装和纳米级高密度电路的组装开辟出新的途径。这种纳米材料或装置有可能在光学计算、数据储存、传感器和光电池等领域得到应用。

2. 研究的基本内容与方案

1本研究基本内容

①从噬菌体展示文库中筛选具有与二氧化钛、氧化铁等无机材料具有亲和能力的噬菌体，利用噬菌体展示技术，试图利用基因工程手段定向设计与新材料具有亲和力的噬菌体。

②将筛选得到的特异性噬菌体进行扩增培养，用于参与无机材料的合成，研究其在晶体晶型、材料结构等方面的调控作用，并研究该材料在光催化、锂电池等领域的应用。

3. 研究计划与安排

1 -2周，查阅文献，明确研究内容，确定试验方案，了解并学习仪器设备，完成开题报告。

3-4周，进一步了解试验仪器，购买噬菌体文库，学会噬菌体培养与扩增，了解噬菌体筛选基本步骤及注意事项。

5-12周，根据拟定的试验方案进行实验，针对不同材料体系进行相应分析，针对实验结果改进试验方案，与试验预期及标准样品进行对比。

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献

[1] lee s w, mao c , flynn c e , et al .ordering of quantum dots using genetically engineered viruses[j].science , 2002 , 296 :892 -895.

[2] mao c , solis d j , reiss b d, et al .virus-based toolkit for the directed synthesis of magnetic and semiconducting nanowires[j].science, 2004 ,303: 213 -217.