Wetenschappers kunnen eiwitten veranderen in oneindige patronen die op bloemen lijken, bomen of sneeuwvlokken, een techniek die zou kunnen helpen bij het ontwerpen van een filter voor besmet water en menselijke weefsels.

hun studie, geleid door onderzoekers van de Rutgers University-New Brunswick, verschijnt in het journaal Natuurchemie . De studie omvatte ook wetenschappers van het Baylor College of Medicine en de Universiteit van Minnesota.

"Biomoleculaire ingenieurs hebben gewerkt aan het wijzigen van de bouwstenen van het leven:eiwitten, DNA en lipiden - om de natuur na te bootsen en interessante en bruikbare vormen en structuren te vormen, " zei senior auteur Sagar D. Khare, een universitair hoofddocent bij de afdeling Scheikunde en Chemische Biologie van de School of Arts and Sciences in Rutgers-New Brunswick. "Ons team heeft een raamwerk ontwikkeld om bestaande eiwitten in fractale vormen te manipuleren."

In de natuur, bouwstenen zoals eiwitmoleculen worden voor specifieke doeleinden samengevoegd tot grotere structuren. Een klassiek voorbeeld is collageen, dat bindweefsel vormt in ons lichaam en sterk en flexibel is vanwege de manier waarop het is georganiseerd. Kleine eiwitmoleculen assembleren om structuren te vormen die opgeschaald zijn en zo lang kunnen zijn als pezen. Assemblages van natuurlijke eiwitten zijn ook dynamisch, vormen en oplossen in reactie op prikkels.

Het onderzoeksteam ontwikkelde een techniek om eiwitten te assembleren tot fractal, of geometrisch, vormen die keer op keer worden herhaald. Voorbeelden zijn bomen, bladeren en ananas. Het team gebruikte eiwitengineeringsoftware om eiwitten te ontwerpen die aan elkaar binden, dus vormen ze een fractal, boomachtige vorm als reactie op een biologische stimulus, zoals in een cel, weefsel of organisme. Ze kunnen ook de afmetingen van de vormen manipuleren, dus ze lijken op bloemen, bomen of sneeuwvlokken, die worden gevisualiseerd met behulp van speciale microscopietechnieken.

Deze technieken kunnen leiden tot nieuwe technologieën zoals een filter voor bioremediatie, die biologische moleculen gebruikt om herbiciden uit besmet water te verwijderen, of synthetische matrices om ziekten bij de mens te bestuderen of weefselmanipulatie te helpen herstellen, het verbeteren of behouden van beschadigde weefsels of organen.

De volgende stappen zijn om de technologie verder te ontwikkelen en het scala aan eiwitten uit te breiden die fractale vormen vormen en verschillende stimuli gebruiken, zoals chemicaliën en licht. De wetenschappers willen ook in meer detail bestuderen hoe fractale vormen ontstaan, zodat ze meer controle konden krijgen over het proces en de vormen en maten van designer-biomaterialen.