Adv. Mater.：用于動態組裝無機納米物體的編程單元

【引言】

模板化自組裝，使用預制模板來定向和指導組件的組裝，用于創建具有可控形態，新功能和長程排序的結構，這些在缺少模板的情況下是無法實現的。在無機納米材料的背景下，這種策略構成了一種有前途的自下而上的方法來構建無機納米物體（NOs）的有序集合，其在力學，電子學，光電子學，光子學，等離子體激元，生物傳感器，催化和 能源等領域有著重要的應用。將活細胞編程為以時空控制的精確方式組織無機納米物體（NOs）將帶來技術的革新，從而創建具有新興功能的有序NOs集合和新的生物-非生物雜化材料。

【成果簡介】

近日，上海科技大學鐘超（通訊作者）團隊報道了用于動態生物膜形成的策略，用于以動態的，可擴展的和分層的方式在不同界面上同步組裝不連續的NOs或異質納米結構。通過改造大腸桿菌以感應藍光并通過生物膜卷曲纖維進行響應，生物膜形成被空間控制，并且同時實現了圖案化NOs組裝。并且展示了具有100μm最小圖案分辨率的多種且復雜的熒光量子點圖案。通過暫時控制向培養物中連續添加NOs，通過自發的逐層組裝來制造多層異質結構的薄膜。事實表明，生物動態自組裝可以用來推進納米技術和材料的一個新的組成部分。相關工作以題為“Programming Cells for Dynamic Assembly of Inorganic Nano-Objects with Spatiotemporal Control”發表在了Advanced Materials上。

【圖文導讀】

圖1 多種復雜裝配無機NOs示意圖

a）細胞激活策略

b）各種接口上的離散或異構NOs的大規模和分層組裝

c）將光敏應變與預定義掩模耦合，通過可編程光調節在2D襯底上圖案化裝配NOs

d）通過臨時控制與動態生物膜生長相協調的不同NOs進入培養基的逐層裝配NOs

圖2 紅色熒光量子點的大規模和分層組裝

a）PTFE表面和帶有生物膜涂層的PTFE表面（左側），數碼相機圖像（中間）以及在PTFE表面上組裝的量子點的相應熒光強度比較（右）

b）在各種2D平坦表面，3D材料界面和由不同材料制成的內部彎曲表面上組裝CdSeS@ZnS QDs

c）在柔性或可折疊基底上組裝CdSeS@ZnS量子點

d）CdSeS@ZnS量子點的可擴展組裝和固定化

e）在多個長度尺度上組裝的CdSeS@ZnS量子點的層次結構

圖3 基于逐層組裝NOs的單層或多層量子點薄膜結構的構建

a）藍色量子點的單層組裝熒光顯微鏡圖像

b）藍色量子點（厚度19μm）（底部）和綠色量子點（厚度17μm）（頂部）的雙層順序組裝

c）藍色量子點（厚度16μm）（底部），綠色量子點（厚度13μm）（中）和紅色量子點（厚度13μm）（頂部）的三層順序組裝

d）藍色（厚度13μm）（底部）和混合的綠色和紅色QDs（厚度33μm）（頂部）的雙層順序組裝

e，f）藍色和紅色量子點在平面和曲面上的雙層順序組裝的結構比較

【小結】

考慮到有序的無機NOs集合體的多種用途和技術重要性，本工作描述的策略構建的復雜納米結構可能在生物電子學，光電子器件，生物催化，可穿戴和便攜式設備 ，智能紡織品和能源相關設備實現潛在的應用。更廣泛地說，模板化裝配將為自然界的非平衡自組裝現象提供新的見解，并提供令人興奮的機會來生產新型材料和納米技術。

文獻鏈接：Programming Cells for Dynamic Assembly of Inorganic Nano-Objects with Spatiotemporal Control（Adv. Mater.,2017,DOI:10.1002/adma.201705968）

本文由材料人生物材料組Allen供稿，材料牛整理編輯。

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