Wetenschap
Dit microscopische beeld toont het tweedimensionale netwerk van hexagonaal gevormde nanoribbons gevormd door de zelfassemblage van synthetische eiwitachtige polymeren (peptoïden) op een mineraal oppervlak. Krediet:Pacific Northwest National Laboratory
De natuur assembleert op voortreffelijke wijze eiwitten en peptiden tot zeer geordende functionele materialen, zoals die van cruciaal belang voor botvorming. Deze natuurlijke materialen inspireren onderzoekers tot het innoveren van benaderingen om de natuur na te bootsen voor een reeks potentiële biomedische toepassingen. Onlangs hebben door Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) geleide materiaalwetenschappers netwerken van sterk geordende synthetische eiwitachtige polymeren (peptoïden) op een plat oppervlak geassembleerd, markeert een belangrijke doorbraak in biomimetische coatings.
Dat onderzoeksteam, geleid door Chun-Long Chen van PNNL, heeft met succes zelfassemblage van peptoïden bereikt in netwerken van hexagonaal gevormde nanoribbons op een mineraal oppervlak. Wat betekent dat voor iemand die geen materiaalwetenschapper is? Het betekent dat de onderzoekers eiwitachtige moleculen op vaste oppervlakken op een zeer geordende manier hebben gecoat om materialen te creëren die lijken op harde weefseloppervlakken, zoals botten of zeeschelpen. Dit is vergelijkbaar met hoe natuurlijk voorkomende eiwitten georganiseerde arrays vormen om weefsels unieke eigenschappen te geven. De nieuwe benadering van de onderzoekers zou mogelijk kunnen leiden tot de ontwikkeling van biomimetische coatingmaterialen voor een verscheidenheid aan toepassingen.
Eiwitten in de natuur vormen de moleculaire machines die het leven mogelijk maken. Peptoïden zijn zeer stabiel, eiwitachtige moleculen die door wetenschappers zijn ontwikkeld om natuurlijke eiwitten na te bootsen. Ze zijn goedkoop, veelzijdig, en aanpasbaar en kan worden ontworpen om specifieke vormen en functies te hebben. Moleculaire zelfassemblage is de sleutel in de biologie voor het bouwen van goed gedefinieerde eiwitmaterialen. De onderzoekers waren in staat om een beheersbare zelfassemblage van peptoïden op een plat oppervlak te bereiken door interacties op moleculair niveau te manipuleren door middel van geavanceerde chemie en microscopietechnieken.
Hun doorbraak biedt een nieuw en robuust platform om sequentiegedefinieerde synthetische polymeren te assembleren tot biomimetische materialen. Resulterende toepassingen van de wetenschap zijn onder meer oppervlaktecoatings met afstembare functies voor gebruik bij botherstel of -regeneratie, celadhesie, antifouling, antibacteriële activiteiten, en meer.
Chen's onderzoeksteam bereikte de controleerbare assemblage van sequentie-gedefinieerde peptoïden door hun zijketenchemie te manipuleren om moleculaire interacties af te stemmen. Vervolgens gebruikten ze een speciale microscoop die moleculen kan zien om de peptoïde-assemblage in realtime te observeren. Onderzoekers maten ook hoeveel energie het kostte om de peptoïden van elkaar en van het minerale oppervlak weg te trekken. De gecombineerde resultaten stelden het team in staat om de mechanismen die leiden tot de assemblage van deze peptoïden in hexagonaal gevormde nanoribbons beter te begrijpen. Ze toonden verder aan dat oppervlaktegerichte peptoïde-assemblage kan worden gebruikt als een hulpmiddel om biomimetische coatingmaterialen met gecontroleerde functionaliteiten te fabriceren.
Het team stimuleert peptoïden om meer te doen via PNNL's Materials Synthesis and Simulation Across Scales Initiative en het Biomoleculaire Materials Program van het Office of Basic Energy Sciences van het Amerikaanse Department of Energy. Ze bestuderen het vermogen van peptoïden om zichzelf te assembleren, zowel op vaste oppervlakken als in oplossing, om nieuwe materialen te ontwikkelen. zoals biomimetische membranen. uiteindelijk, ze hopen een vollediger begrip te krijgen van peptoïde assemblage dat programmeerbaar en voorspelbaar is.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com