Grafeenin ja proteiinien vuorovaikutus

Abstract

Tämä kirjallisuuskatsaus pyrkii luomaan laajahkon perustepohjan grafeenimateriaaleista ja näiden funktionalisoimisesta proteiineilla ja tietyillä muilla biomolekyyleillä. Erityistä huomiota on kiinnitetty erilaisten vuorovaikutusten rooleihin ja biologisiin (yhteis)vaikutuksiin. Grafeenimateriaalien ja biomolekyyleillä funktionalisoitujen grafeenimateriaalien sovelluskohteita on tarkasteltu ja näiden jatkosoveltamista spekuloitu ja ehdotettu lopputulokset- ja yhteenvetoluvussa. Lisäksi tarpeellisiksi katsottuja perustietoja kuvantamismenetelmistä, grafeenimateriaalien valmistamisesta, sekä proteiinien funktionaalisesta rakenteesta on esitelty kirjallisuuden pohjalta katsauksen seassa. Grafeenimateriaaleihin voidaan liittää proteiineja ja muita biomolekyylejä. Puhdas grafeenipinta sitoo biomolekyylejä hydrofobisilla vuorovaikutuksilla, kun grafeenioksidipinta puolestaan sitoo biomolekyylejä koordinoivilla vuorovaikutuksilla ja kovalenttisilla sidoksilla. Nämä sitovat vuorovaikutukset myös muokkaavat liitettäviä biomolekyylejä ja mahdollisesti myös grafeenimateriaalia. Lisäksi ympäristön muutoksien kyky irrottaa ja muokata grafeenimateriaaleihin sidottuja biomolekyylejä riippuu siitä, miten biomolekyylit on kiinnitetty pintaan. Grafeenipinnoilla on useita mahdollisia sovelluskohteita muun muassa bioteknologiassa ja teollisuudessa. Grafeenimateriaalien pintoja ja näiden funktionalisointia voidaan tutkia useilla eri tavoilla, kuten muun muassa fluoresenssilla ja mikroskopian muodoilla, kuten elektroni-, atomivoima- ja valomikroskopialla. Näiden sovelluskohteiden mahdollisuuksien arvioimiseksi ja turvalliseksi tekemiseksi täytyy grafeenimateriaalien ja biomolekyylien väliset vuorovaikutukset tuntea tarkasti.