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J4 ›› 2011, Vol. 17 ›› Issue (1): 66-75.

• 微生物—矿物相互作用专栏 • 上一篇    下一篇

纳米磁铁矿链的仿生合成及其生物矿化意义

 曲晓飞, 姚奇志, 周根陶   

  1. 中国科学院 壳幔物质与环境重点实验室;中国科学技术大学 地球和空间科学学院
  • 收稿日期:2010-11-29 修回日期:2011-01-28 出版日期:2011-03-20 发布日期:2011-03-20
  • 通讯作者: 曲晓飞,1982年生,男,博士研究生,研究方向为生物及仿生矿物学;
  • 作者简介:曲晓飞,1982年生,男,博士研究生,研究方向为生物及仿生矿物学;
  • 基金资助:

     国家重点基础研究发展计划资助项目(2011CB 808800);国家自然科学基金(40872037);中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KZCX2-YW-QN501);高等学校博士学科点专项科研基金

Biomimetic formation of nanomagnetite chain: Implication for magnetosome mineralization

QU Xiao-fei, YAO Qi-zhi, ZHOU Gen-tao    

  1.  CAS Key Laboratory of Crust-Mantle Materials and Environments, School of Earth and Space Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei
  • Received:2010-11-29 Revised:2011-01-28 Online:2011-03-20 Published:2011-03-20
  • Contact: Qu Xiao-fei, Ph D candidate.
  • About author:Qu Xiao-fei, Ph D candidate

摘要:

本文在不使用任何蛋白质或生物分子的情况下,以四方针铁矿和二价铁离子为铁源仿生合成磁铁矿纳米颗粒。实验
结果表明,在弱碱性条件下,合成的磁铁矿颗粒为35 nm左右的近似立方体,而且这些颗粒能够自发的定向排列,形成类
似趋磁细菌体内的磁小体链状结构。作者认为,由于磁铁矿晶体存在着固有的磁偶极,晶体之间的磁偶极作用力驱动着磁
铁矿颗粒自发组装成定向排列的链状结构。这就揭示了在趋磁细菌体内磁小体的矿化及组装链形成过程中,除了生物蛋白
影响外,磁小体颗粒之间的磁偶极吸引作用也可能是一个重要因素。生物蛋白和晶体化学因素可能在趋磁细菌体内生物矿
化过程中协同起作用。

关键词: 磁铁矿, 磁小体, 趋磁细菌, 生物矿化

Abstract:

 Oriented chains of magnetite (Fe3O4) nanoparticles, similar to the magnetosome chains in magnetotactic bacteria (MTB),
have been synthesized by using akaganeite  (β-FeOOH) and  ferrous  ions as  iron species  through a biomimetic method without
protein or biomolecule. A detailed study by means of XRD, Micro-Raman spectrometer, TEM, SEM and HRTEM shows that the
oriented chain  is self-assembled by  roughly cuboidal magnetite crystals, and  these cuboidal nanoparticles are connected,  face
to  face, with  {100} or  {111}  facets. Based on  the  intrinsic dipolar structure, a magnetic dipole-dipole  interaction mechanism  is
proposed for formation of magnetite chains. Our results suggest that in magnetotactic bacteria, except for the biologic factors, the
dipolar  interaction among magnetosomes may be a potential candidate  for  the organization of magnetosomes  into  the chains.  It
appears that biological and crystallochemical factors cooperate in the magnetosome mineralization in magnetotactic bacteria.

Key words: magnetite, magnetosome, magnetotactic bacteria, biomineralization

中图分类号: