Los materiales a base de titanio se utilizan ampliamente en la tecnología de implantes médicos. Recientemente, el recubrimiento de la superficie de los materiales de titanio con moléculas biológicamente activas ha demostrado ser prometedor para mejorar la forma en que las células se adhieren a los implantes y promover la regeneración de tejidos. Sin embargo, los mecanismos detrás de cómo los péptidos se adhieren al titanio, no se entienden completamente.
Investigadores de la Universidad de Deakin en Australia encontraron cómo los iones de calcio presentes en la interfaz entre el óxido de titanio y los tejidos afectan la forma en que los péptidos se unen al metal. El equipo informa sus hallazgos en una edición especial de Biointerfases , de AIP Publishing, que destaca a las mujeres en el campo de la ciencia de la biointerfaz. Usando herramientas desarrolladas recientemente en simulaciones de dinámica molecular, los hallazgos del grupo brindan una comprensión temprana de cómo algún día podríamos usar la composición de la sal para ajustar con precisión las reacciones entre el titanioimplantes y el cuerpo.
"Este trabajo contribuye a un esfuerzo continuo y de larga duración para identificar mejoras sistemáticas para los materiales de implantes que soportan carga", dijo Tiffany Walsh, autora del artículo. "Los comportamientos de unión que hemos identificado para estos péptidos en presencia deLos iones pueden guiar a otros en el diseño de nuevos recubrimientos de implantes ".
Se cree que el recubrimiento de las superficies de titanio con biomoléculas para que se adhieran a los tejidos del huésped es ayudado por iones inorgánicos cercanos en el cuerpo. Debido a su mayor carga positiva y su papel en la señalización celular, se sospecha que los iones de calcio son particularmente útiles.
Para abordar estas preguntas, Walsh y sus colegas crearon un modelo informático de la superficie oxidada del titanio. El grupo simuló dos péptidos que se unen al titanio, Ti-1 y Ti-2, en soluciones de cloruro de calcio y cloruro de sodio usando dinámica molecularsimulaciones. Este método de cálculo aproxima y modela las interacciones entre las numerosas moléculas en un sistema. En su modelo, se basaron en una técnica avanzada llamada intercambio de réplicas con templado de solutos que acelera la exploración de las estructuras peptídicas.
El grupo descubrió que los iones de calcio cargados positivamente ayudaron al Ti-1 a adherirse a la superficie del titanio al actuar como un conector entre el óxido de titanio cargado negativamente y la asparagina, un residuo dentro del péptido Ti-1. Este proceso luego conduce a la fijación de otros residuosdirectamente a la superficie del óxido de titanio. Sin embargo, para el Ti-2, se encontró que los iones de calcio limitan el acceso a la superficie.
Los datos de sus simulaciones apuntan a principios mejorados para diseñar péptidos con afinidad ajustable a la aplicación de titanio. Walsh dijo que espera que sus hallazgos conduzcan a explorar más la interfaz titanio-tejido, incluidas moléculas con un dominio de unión para el titanio y otro parabiomoléculas.
"El titanio es un material de implante común, y nuestra comprensión de cómo modular beneficiosamente la interacción entre el titanio y el tejido vivo, aunque está muy avanzada, todavía tiene mucho por hacer", dijo Walsh. "Queremos contribuir a este esfuerzo continuo. "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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