韩国国内研究团队成功拓展了生物结构体的利用范围以及可应用于生物模版法的领域。所谓生物模版法，是指从病毒到构成人体的组织和器官，为了利用生物结构的功能，将生物结构作为模版来制备功能性结构材料的一种方法。
（自左起）新材料工学系教授 Jung Yeonsik、博士课程学生 Song Daehyun、教授 Jang Jaebeom，（右上自起）博士 Song Changwoo、博士 Cho Seunghee。KAIST 提供
View original image韩国科学技术院（KAIST）表示，新材料工程系 Jang Jaebeom、Jeong Yeonsik 教授共同研究团队利用生物样本中的特定内部蛋白质，于本月10日开发出具有高度可调控性的生物模版法。
生物学结构具有复杂到难以通过人工方式复制的特征。然而，生物模版法由于是直接利用生物结构体进行制备，因此可在多个领域得到应用。
但以往方法主要只利用生物样本的外部表面，或受限于有限的参数和样本尺寸，难以利用多种生物结构体模版的结构–功能相关性来制备功能性纳米结构体，存在这一局限。
为解决上述问题，共同研究团队着力于利用多种生物内部结构体，并寻找具有高度可调控性的生物模版法。
其结果是，团队成功开发出“CamBio（Conversion to advanced materials via labeled Biostructure·CamBio）”生物模版法，可在由多种蛋白质构成的生物样本中，选择性地从特定蛋白质结构体合成具有多种特性和尺寸的纳米结构体。
在共同研究团队开发的 CamBio 方法中，将多种制造和生物领域技术相结合，具备在生物样本中制备功能性纳米结构体并实现高度可调控性的优势。
该方法通过重复连接抗体的技术、将细胞按一定形状排列的技术以及将组织切成薄片的技术，使通过 CamBio 制备的功能性纳米结构体在用于物质检测的表面增强拉曼散射（SERS）基板上表现出更优异的性能。表面增强拉曼散射是一种利用光来检测极少量物质的技术，其原理是在金或银等金属表面上，特定物质与光发生反应，从而使信号得到放大。
共同研究团队利用细胞内骨架蛋白制备的纳米粒子链，在反复连接抗体的过程中，更自由地调控结构，并确认表面增强拉曼散射性能最高提升了230%。
此外，在利用细胞内部结构体的过程中，研究团队进一步扩展，将肉类内部的肌肉组织（样本）通过冷冻切片机制备成切片，并实施 CamBio 过程，成功制备出由金属粒子构成的周期性条带基板。
共同研究团队认为，通过这种方式制备基板，不仅可以利用生物样本进行大面积制备，还将大幅提升价格竞争力。
研究团队期待，此次开发的 CamBio 通过拓展生物样本的利用范围，将成为能够解决多个研究领域所面临问题的生物模版法。
KAIST 新材料工程系博士课程研究生 Song Daehyeon（第一作者）表示：“我们通过 CamBio 建立了可利用多种蛋白质结构体的生物模版法的系统性方法论。今后如果这一方法与基因编辑、三维生物打印等最新生物技术以及新型材料合成技术相结合，其应用范围有望在多个应用领域进一步扩大。”
另一方面，本研究在科学技术信息通信部科学难题挑战融合研发项目、科学技术信息通信部先导研究中心、科学技术信息通信部国家生命研究资源先进化项目等资助下完成。
KAIST 新材料工程系博士课程研究生 Song Daehyeon 以及博士 Song Changwoo、Jo Seunghee 以第一作者身份参与了本研究。研究结果于2023年11月13日发表于国际学术期刊《Advanced Science》在线版。
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