Ya sea en seda de araña, madera, los espacios entre las células del cuerpo, en los tendones, o como un sellador natural para heridas pequeñas: las fibras de proteínas se encuentran prácticamente en todas partes en la naturaleza. Estas pequeñas fibras de proteínas, también conocidas como nanofibras de proteínas por expertos, a menudo tienen propiedades sobresalientes como una alta estabilidad, biodegradabilidad o efecto antibacteriano. Crear artificialmente estas fibras no es fácil, mucho menos asignarles funciones específicas. Eso y cómo las fibras con nuevas propiedades pueden ser creadas con éxito ahora están siendo reportadas por científicos de materiales.de la Universidad Friedrich Schiller Jena Alemania en el último número de la revista ACS Nano . Esto es el resultado de una colaboración con un equipo del Instituto de Tecnología Fotónica de Leibniz en Jena Leibniz-IPHT.
"Las fibras de proteínas consisten en varias macromoléculas de proteínas naturales", explica el profesor Dr. Klaus D. Jandt, del Instituto de Investigación de Materiales Otto Schott de la Universidad de Jena, y continúa: "La naturaleza construye estos nanomateriales, cuyo diámetro es aproximadamente 1,000 vecesmás pequeño que el de un cabello humano, a través de procesos de autoensamblaje. "Lo que presenta poca dificultad para la naturaleza con sus millones de años de experiencia generalmente no es tan fácil de crear en condiciones de laboratorio. El profesor Jandt y su equipo lo han hecho recientementeNo obstante, los años lograron crear nanofibras de proteínas a partir de las proteínas naturales fibrinógeno y fibronectina y controlar su tamaño y estructura lineal o ramificada.
nanofibras de proteínas con propiedades definidas
Los investigadores del grupo del Prof. Jandt luego intentaron predefinir propiedades específicas de las nanofibras de proteínas para su uso posterior como componentes en biosensores, partículas de suministro de fármacos, sondas ópticas o cementos óseos. Para hacer esto, los investigadores de Jena propusieronLa idea de combinar dos proteínas diferentes en una nanofibra de proteína autoensamblable para crear nuevas propiedades de fibra de esta manera. Jandt y su equipo tuvieron éxito: utilizaron la proteína albúmina, que es responsable de la presión osmótica en la sangre, y la hemoglobina, la proteínadel pigmento rojo de la sangre que facilita el transporte de oxígeno en la sangre. Los científicos disolvieron ambas proteínas en etanol y luego las calentaron a 65 ° C. Durante varias etapas intermedias, esto dio como resultado la formación aparentemente autónoma de nuevas nanofibras de proteínas híbridas que contienen ambas proteínas parala primera vez. Esto implica un llamado apretón de manos entre las dos proteínas, lo que significa que secciones similares de ambas se combinan para formar una fibra.
"Probar que estas nuevas nanofibras de proteínas híbridas de hecho contienen ambas proteínas no fue fácil ya que las nuevas fibras son tan pequeñas que casi no hay métodos de microscopía capaces de ver detalles en ellas", explica Klaus Jandt y agrega: "Nos proporcionaronEl profesor Deckert y su equipo del Instituto de Tecnología Fotónica de Leibniz apoyan decisivamente esta prueba ". El profesor Dr. Volker Deckert y su equipo encontraron señales ópticas en las nuevas nanofibras híbridas que son tan típicas para la albúmina y la hemoglobina como una huella digital parauna persona. Para esto confiaron en la llamada espectroscopía Raman con punta mejorada TERS. "La extrema sensibilidad del método nos permitió identificar las diferentes proteínas incluso sin marcadores especiales, y también permitió su clasificación inequívoca en estrecha cooperación con el profesor Jandt'scolegas ", dice el profesor Deckert del Leibniz-IPHT en Jena.
Principios biomiméticos para los materiales del futuro
Los científicos de Jena consideran la creación y la prueba de las nuevas nanofibras que comprenden varias proteínas como un gran avance. Las innovadoras fibras ahora se pueden usar para la construcción dirigida de estructuras nuevas y más grandes con las propiedades deseadas que no se pudieron crearHasta ahora. Las redes de las nuevas nanofibras se utilizarán como un nuevo material para regenerar huesos y cartílagos en el futuro, por ejemplo. El profesor Jandt está convencido de que "esto ha abierto la puerta a una generación completamente nueva de materiales funcionales para la medicinaingeniería, nanoelectrónica, sensorial u óptica, todo basado en sustancias naturales y principios de construcción ", y agrega:" Estos principios biomiméticos tendrán un efecto decisivo en los materiales del futuro ". Los científicos de Jena confían en que este nuevo yoEl enfoque de organización también se puede transferir con éxito a otras proteínas siempre que presenten secuencias de aminoácidos idénticas en partes.
Este proyecto fue apoyado por la Fundación de Investigación Alemana DFG bajo el nombre del proyecto "Materiales funcionales novedosos basados en nanofibras de proteínas autoensambladas: creación y comprensión de nanofibras".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Friedrich-Schiller-Universitaet Jena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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