Bio-nanorendszerek
Vonderviszt FerencPannon Egyetem
Nanotechnolgia Tanszk
kpessg az anyag szerkezetnek, az anyagot felpt
rszecskk elrendezdsnek befolysolsra. A technolgiai fejlds
irnyvonalai:
- meglv technolgik miniatrizlsa
nanotechnolgia
- molekulris nanotechnolgia: atomokbl s molekulkbl ptkez,
molekulris rendszereket ltrehoz technolgia
Technolgia:
A molekulris nanotechnolgia elnyei
Kis nyersanyag s energiaigny Minimlis krnyezetszennyezs Adott
trfogatban sok aktv elem A kis mretbl add klnleges
tulajdonsgok (kvantumhatsok) Jl tervezhet, elnys mechanikai,
termikus s elektromos tulajdonsgok
Nanotechnolgiai prblkozsok:STM technolgik
Grafitfellet
STM objektumok
Fullernek s szn nanocsvek
A szn nanocsvek tulajdonsgai:
Szaktszilrdsg ~5109 Pa Srsg ~1.4 g/cm3
Tkletes rugalmassg Elektromos vezetkpessg ~109 A/cm2
Hstabilits 2800/750 C Kivl hvezets
Szn nanocsvek nvesztse
CNT kpcsvek
Az l rendszerek molekulris nanotechnolgit alkalmaznak!
Fehrje/nukleinsav alap molekulris gpezetek
Molekulris nanotechnolgia:
A XXI. szzad technolgija!?
- 20-fle aminosavbl felpl lineris polimerek
- kompakt szerkezet - vltozatos klcsnhatsi mintzatok
Fehrjk
A PGK fehrje szerkezete
- molekulris vegyizemek - energiatalaktk - motorok - jelrzkelk s
jelfeldolgozk - multifunkcis gpezetek - programvezrelt
sszeszerelk
Molekulris gpezetek az l szervezetekben
Kinezin motorfehrje
A kinezin mozgsa
A baktriumok mozgsszervei a flagellumok
A flagellris motor mkdse
A bakterilis flagellumok nszervezdse
Riboszma3 RNS lnc + 55 fehrje
nszervezd kpessg
programvezrelt mkds
Molekulris gpezetek az l szervezetekben
Legfontosabb jellemzk:
nszervezdkpessg
irnytott molekulris dinamika
Az l szervezetek pldja azt mutatja, hogy a fehrjk s nukleinsavak
kivlan alkalmasak
nszervezd molekulris gpezetek ptsre!
Miknt hasznlhatnnk fel ket a sajt cljainkra?
Mit remlhetnk a fehrjetervezstl?
tlagos fehrje polipeptidlncnak hossza: 300 aminosav lehetsges
szekvencik szma: 20300 10390 db
Univerzum mrete: 15 millird fnyv 3*1035 nm
trfogata: 10106 nm3
A lehetsges szekvenciknak csak egy elenysz tredkt
lehetett kiprblni az evolci sorn!!!
Lehet-e mg jobb fehrjket csinlni?
Miknt tallja meg egy fehrje a natv szerkezett?
tlagos fehrje polipeptidlncnak hossza: 300 aminosav lehetsges
konformcik szma >> 2300 1090 db
az Univerzum kora: 1030 ps
Egy fehrjnek eslye sincs megtallnia a natv trszerkezett
(Levinthal paradoxon)!
A fehrjealap nanotechnolgia fejldsnek lehetsges forgatknyve:
az l rendszerekben tallhat molekulris gpezetekszerkezetnek,
mkdsi mechanizmusnak feldertse
meglv fehrjk tulajdonsgainak clzott mdostsa
fehrjetervezs
fehrjkbl ll komplex rendszerek tervezse
msodgenercis eszkzk kifejlesztse
programvezrelt sszeszerel rendszerek ltrehozsa
Fehrjk tformlsa- stabilits fokozsa - specifikus kthelyek
kialaktsa - szubsztrtspecificits megvltoztatsa - felleti
tulajdonsgok mdostsa - optikai s elektromos tulajdonsgok
megvltoztatsa- mestersges enzimek - fzis fehrjk
Eszkztr:
- molekulamodellezs - gnsebszet - irnytott evolci
KvantumpttyAu
CdSe
Klnbz mret arany nanogmbket tartalmaz oldatok.
Ferritin
Ferritin
Fehrje-alap rendezett kvantumptty mintzat
(Yamashita s mts., Panasonic Co.)
BNP
Floating Nanodots Gate Memory (FLGM)Gate
Electrode
Electrode
S D
G
ChannelS De
Electron/hole storage
Monolayer of homogenous nanodots with high density (1012/cm2 or
higher)
Key structure
Electron (hole) confinement in the nanodot array is controlled
by the gate electrode voltage.
2.53.0nm
12nm
Thermally-oxide layer
6nm nano-dotferritin core
Si substrate
Si-oxide layer
Al-electrode
e-
e-
G
channelS D
TEM Image : Nano dot array burried in the SiO2 layer by
BioNanoProcess.
Floating Nanodots Gate Memorymade by BioNanoProcess
BNP
ZrszA fehrjk s nukleinsavak olyan kivtelestulajdonsgokkal
rendelkez anyagok, amelyekkivlan alkalmasak nszervezd
molekulrisrendszerek ptsre.
rdemes ellesnnk az l szervezetektl a bennkmkd molekulris
gpezetek szervezdsi elveit,megfejteni mkdsk mechanizmust, hogy
amagunk kedve szerint pthessnk taln mg atermszetben megfigyelhetknl
is lenygzbbkpessg nanomret eszkzket.
Ksznm a figyelmet!
Bio-nanorendszerekTechnolgia:A molekulris nanotechnolgia
elnyeiNanotechnolgiai prblkozsok:STM technolgikSTM
objektumokFullernek s szn nanocsvekA szn nanocsvek tulajdonsgai:Szn
nanocsvek nvesztseCNT kpcsvekSlide Number 10Slide Number
11Molekulris nanotechnolgia:FehrjkA PGK fehrje szerkezeteMolekulris
gpezetek az l szervezetekbenKinezin motorfehrjeA kinezin mozgsaA
baktriumok mozgsszervei a flagellumokA flagellris motor mkdseA
bakterilis flagellumok nszervezdseRiboszmaMolekulris gpezetek az l
szervezetekbenMiknt hasznlhatnnk fel ket a sajt cljainkra?Lehet-e
mg jobb fehrjket csinlni?Miknt tallja meg egy fehrje a natv
szerkezett?A fehrjealap nanotechnolgia fejldsnek lehetsges
forgatknyve: Fehrjk tformlsaKvantumpttyFerritinFerritinFehrje-alap
rendezett kvantumptty mintzatSlide Number 32Slide Number
33ZrszKsznm a figyelmet!
