Nanocomposite Films Assembled from Genetically Engineered Filamentous Viruses and Gold Nanoparticles: Nanoarchitecture‐ and Humidity‐Tunable Surface Plasmon Resonance Spectra

Abstract

The development of nanoarchitectured functional materials continues to receive tremendous attention in bionanotechnology, because such materials offer great potential for applications in catalysis, batteries, microelectronics, nonlinear optics, and nanosensors.[1-5] The layer-by-layer (LBL) assembly technique was introduced to construct a multilayered nanocomposite film by alternately dipping a substrate in positively and then negatively charged polyelectrolyte solutions.[6] This approach is simple and can be applied using a wide range of materials. Moreover, the surface charges and thicknesses of the films produced can be easily tuned. One can easily engineer the properties of the multilayered films by controlling the spatial arrangement of materials with different functionalities in the films.

Advances in Biomimetic and Nanostructured Biohybrid Materials

“…[66] Virus-nanocomposite films formed by immobilization of the filamentous M13 bacteriophage virus to Au nanoparticles have been recently reported. [67] The proposed assembly mechanism involves electrostatic interactions between the nanometersized viral particles and the anionic nanoparticles. New insights into the nanoparticle-biopolymer assembly can include novel procedures of preparation, such as 'coacervation' mechanisms applied for the synthesis of gelatin-decavanadate bionanocomposites, which open the way towards devices that show novel optical, mechanical, and electrochemical properties.…”

Die Anwendung von Viren in Chemo‐ und Biosensoren

“…Vor kurzem kombinierten wir beide Ansätze zur Fertigung von Nanokompositfilmen aus anionischen AuNPs und kationischen M13-Viren, die gentechnisch so verändert worden waren, dass sie das positiv geladene Peptid tetraArg an der Seitenwand präsentierten. [160] Zuerst wurde ein QuarzObjektträger mit zwei Doppelschichten des Kaliumsalzes von Poly(vinylsulfat) (PVS) als anionischer und Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) (PDDA) als kationischer Komponente beschichtet. Der LBL-Aufbau der Kompositstrukturen gelang anschließend durch abwechselndes Eintauchen des Objektträgers in Lösungen der anionischen AuNPs und der kationischen, tetraArg-modifizierten M13-Phagen für jeweils 30 min.…”

“…Die SPR-Spektren des so erhaltenen Nanokomposits änderten sich interessanterweise bei wechselnder Luftfeuchtigkeit. [160] Der Gang der SPR-Spektren dieser (PVS/ PDDA) 2 (AuNPs/M13) 4 -Nanokompositfilme mit der relativen Luftfeuchtigkeit (RH) bei 25 8C ist in Abbildung 11 dargestellt. Eine abnehmende Feuchtigkeit resultierte in einer Rotverschiebung von l max des SPR-Spektrums.…”

“…[160] Dieser Film aus gentechnisch modifizierten M13-Phagen und AuNPs mit seinen außergewöhnlichen, feuchtigkeitsabhängigen SPR-Spektren ermöglicht es also, einen spektrophotometrischen Feuchtigkeitssensor auf Phagenbasis zu entwickeln. [160] Die Feuchtigkeitsabhängigkeit der SPR-Spektren dieser Phagen-AuNP-Nanokompositfilme lässt sich erklären, wenn man zwei bekannte Phänomene in Betracht zieht: 1) Die SPR-Spektren der AuNPs sind abhängig vom Partikelabstand, und 2) die Phagenkörper flachen mit abnehmender Feuchtigkeit ab. Bei der LBL-Abscheidung ordnen sich die AuNPs aufgrund von elektrostatischen Wechselwirkungen entlang der Phagen an.…”

“…SPR-Spektren eines mit (PVS/PDDA) 2 (AuNPs/M13) 4 beschichteten Quarz-Objektträgers als Funktion der relativen Luftfeuchtigkeit. [160] Abbildung 12. Antwortzeit des Feuchtigkeitssensors aus dem (PVS/ PDDA) 2 (AuNPs/arg-M13) 4 -Film auf einem Quarz-Objektträger.…”