生物大分子蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的自然選擇與進(jìn)化，形成一系列結構豐富，功能獨特的自組裝體。近幾年，基于蛋白質(zhì)作為模板，通過(guò)引導納米功能粒子特異性結合，實(shí)現蛋白-粒子復合材料的組裝逐漸成為納米生物材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。該策略主要利用蛋白質(zhì)豐富的結構優(yōu)勢，通過(guò)修飾或功能化，使蛋白具有特異性結合功能納米粒子的能力，從而形成預先定義的納米超結構。這些超結構不僅能夠單一放大基元本身固有的屬性，還可以實(shí)現不同性能基元的集合，從而制備功能多樣的新型材料。重要的是，基元在空間特定排列和取向或者基元間相互協(xié)同作用往往賦予這些組裝體新的物理、化學(xué)性能，例如光子晶體、手性超結構、負折射材料等。然而，由二十種不同氨基酸構成的蛋白質(zhì)其表面化學(xué)復雜多樣，造成多組分、各向異性、多級組裝過(guò)程中蛋白與納米客體之間的相互作用、空間取向以及堆積方式仍難于控制。 

　　針對這一挑戰，近日中科院蘇州納米所王強斌研究員課題組在前期工作（Nano Letts. 2018, 18, 6563-6569; J. Am. Chem. Soc.2018, 140, 8074-8077; ACS Nano 2018, 12, 1673-1679; Small 2019, https://doi.org/10.1002/smll.201804044; Small 2019, https://doi.org/10.1002/smll.201805543）基礎上，利用具有特定短柱狀中空結構的煙草花葉病毒衣殼蛋白（tobacco mosaic virus coat protein, TMVCP）作為模板，通過(guò)定點(diǎn)功能化，特異性結構納米粒子，形成一系列精準離散納米結構。接著(zhù)，進(jìn)一步利用TMVCP作為基元，通過(guò)側表面基團橫向連接，構筑大尺寸、單層蛋白陣列模板。基于此模板，通過(guò)調控組裝參數，成功制備包括蜂窩狀、六方等多種不同排列方式的高精準二維粒子陣列。其排列精準性和可調性在之前蛋白基納米材料種是未成見(jiàn)過(guò)的。研究人員通過(guò)大量的實(shí)驗嘗試，還證實(shí)所設計的單層蛋白模板對多種功能粒子都具有良好特異性指導組裝功能。并且，通過(guò)調控粒子組裝的前后順序，還可以將不同功能的粒子有序集合，形成復雜的二元二維粒子陣列。該研究不僅進(jìn)一步推進(jìn)蛋白基納米材料結構上的有效調控，也為設計新型功能材料提供了新的思路。 

　　以上工作發(fā)表在Advanced Materials期刊上（DOI：10.1002/adma. 201901485)。該工作得到了國家自然科學(xué)基金（21425103, 21673280, 21703282）和國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2016YFA0101503, 2017YFA0205503）等項目的經(jīng)費支持。 

　　圖1. TMVCP特異性指導多種離散納米結構的組裝 

　　圖2.構筑TMVCP單層蛋白模板用于二維粒子陣列的組裝