[发明专利]电子、光、磁、半导体和生物技术应用中作为支架的多功能生物材料

说明书

[0001]本申请要求于2003年10月15日申请的、Belcher等的 编号为60/511,102的临时申请的权益，该临时申请通过引用全部结 合到本文中。

[0002]本项研究部分获得美国陆军士兵纳米技术研究所(Institute for Soldier Nanotechnologies)、美国陆军研究办公室(U.S.Army Research Office，合同号DADA-19-02-D-0002)、国家科学基金会纳 米技术交叉学科研究组(National Science Foundation Nanotechnologies Interdisciplinary Research Team)和空军科学研究办公室(Air Force Office of Scientific Research)的资助，资助号(Grant No)。

美国政府在本发明中可享有一定的权利。

引言

[0003]说明书结尾提供了引言部分所引用的参考文献，本领域 技术人员可使用这些参考文献实施本发明。但并不是承认所有的这 些参考文献都是现有技术。

[0004]生物自动装配(self-assembly)和生物分子相互作用，不断 产生用于纳米结构材料开发的新方法^1-5。而且，生物分子识别和核 化(nucleate)无机材料(例如半导体、磁性材料和金属)的惊人能力，拓 宽了在纳米电子和纳米技术中的应用可行性^6-9。Belcher研究小组及 其他研究小组的工作^10-14表明，生物分子，包括基因工程M13噬菌 体(病毒)，可用作分子结构单元，以核化和排列量子点¹⁵，作为半导 体纳米线材(nanowire)的模板^16，17并构建多维液晶和薄膜^15，18-20。已 经使用其它自动装配肽和蛋白质系统，制作掺混无机材料的线材²¹、 纤维²²和其它结构²³。然而，对自动装配组分不同结构大小和几何控 制的程序设计方面的困难，部分地限制了这些系统装配装置的潜力。 如果没有费力的化学修饰，对于其它这些系统核化材料、提供多种 材料或结合多个位点并改变这些组合来说，也很困难。因此，对自 动装配多功能病毒中基因编码材料的识别、材料的缩合、大小和形 状信息的研究，是本发明的组成部分。

[0005]本发明中提供了多个实施方案，证明了结构的一维(1D) 形成，包括M13病毒从1D结构到2D结构(包括环状结构)的转化， 可以经基因工程改造，以展示各末端融合的功能性结合肽。

[0006]目前，许多用于纳米工程的系统都缺乏结构控制，并且 也缺乏将纳米结构材料与宏观世界相联系的方法。这妨碍了创新， 也阻止人们实现纳米技术的商业应用。本发明研究了可重复的、可 修饰的病毒结构，以克服这些局限性。

发明概述

[0007]本发明包括在本小节和权利要求书中概述的许多实施方 案。本概述不应视为对本权利要求范围的限制。

[0008]例如，本发明提供一种制备病毒的方法，该病毒具有多 个选择性结合或核化的识别位点，该方法包括：

[0009]对病毒进行基因工程改造，使该病毒包含能够第一选择 性结合或核化第一缀合部分(conjugate moiety)的第一识别位点，

[0010]对病毒进行基因工程改造，使该病毒也包含与第一识别 位点位置不同的、且能够第二选择性结合或核化第二缀合部分的第 二识别位点。

[0011]本发明也提供一种制备缀合病毒材料(conjugated viral material)的方法，该方法包括：(A)提供病毒，该病毒具有第一特异 性结合第一缀合部分的第一识别位点，并且也具有与第一识别位点 位置不同的、且能够第二特异性结合第二缀合部分的第二识别位点， 和(B)使该病毒与第一和第二缀合部分特异性结合，形成复合型病毒 材料。

[0012]本发明也提供一种制备颗粒病毒接头部分的方法，该方 法包括下述步骤：(A)提供颗粒，该颗粒具有第一特异性结合病毒的 第一识别位点的第一缀合部分，和(B)用第二特异性结合病毒上的第 二识别位点的第二缀合部分，使该颗粒官能化，形成病毒接头部分。