Polyoxometallate ions as models for mineral nanoparticle interactions with proteins: insight into structure and reactivity

Minerala nanopartiklar (NPs) bildas naturligt genom vittring av sten, och artificiellt från industri. De är vanliga i våra omgivningar, så det är viktigt att veta vad effekten på levande organismer kan vara. NPs interagerar ofta med proteiner, viktiga byggstenar och biokatalysatorer i alla levande ting. De potentiella effekterna av NPs på proteiner kan vara endera skadliga eller gynnande, och det är viktigt att veta vilket. Genom ett modellsystem har vi identifierat ett antal faktorer som kan påverka hur NPs interagerar med biomolekyler. Dessa är: 1) Polariteten hos metalloxidbindningar, som bestäms av metallatomens elektronegativitet; 2) Hydrofobiciteten av liganden, som i vår modell bestäms av längden på en oligoglycin; 3) Lösningens jonstyrka, då katjoner i överflöd kan tävla om bindningsplatser med en ligand, och ersätta den på ytan av en NP; 4) Ligandens form, vilket demonstreras av strukturbestämmande peptider; 5) Den relativa affiniteten av ligander, som visas av att en NP lätt bildar kristaller med en buffertmolekyl istället för en peptid, men inte interagerar märkbart med en liknande buffert. Vissa NPs är instabila under särskilda förhållanden, så som pH, medan andra tolererar dem, och komplex med ligander kan skilja sig för dessa NPs. Dessutom var ämnen som användes i modellen även använda som en modell i en studie om antiviral aktivitet, och användes för att producera Sol-Gel-material med anmärkningsvärd effekt i elektrokatalytisk vattensplittring.