Los científicos usan herramientas llamadas gradientes para comprender cómo interactúan las moléculas en los sistemas biológicos. Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una nueva técnica para crear gradientes biomoleculares que es más simple que las técnicas existentes y que crea características de superficie adicionales que permiten a los científicos monitorear otros aspectos del comportamiento molecular.

Un gradiente es un material que tiene una molécula específica en su superficie, con la concentración de la molécula en pendiente desde una concentración alta en un extremo a una concentración baja en el otro extremo. El gradiente se usa no solo para determinar si otras moléculas interactúan con las moléculas en el gradiente, sino para determinar el nivel de umbral en el que tienen lugar las interacciones.

La nueva técnica comienza creando un sustrato, preparado en el laboratorio del profesor de Carolina del Norte, Dr. Salah Bedair, fuera del material semiconductor nitruro de galio indio (InGaN). El sustrato en sí es un gradiente, inclinado desde un extremo rico en indio (con una mayor proporción de indio a galio) a un extremo rico en galio. El extremo rico en indio es más propicio para la formación de óxidos. Cuando se expone a la humedad, Se forman óxidos de galio e indio cargados negativamente en la superficie del sustrato. El desarrollo del sustrato para estos fines fue propuesto por la Dra. Tania Paskova, profesor de ingeniería eléctrica e informática en NC State.

Luego, los investigadores ponen el sustrato en una solución que contiene un aminoácido llamado L-arginina, que está cargado positivamente a niveles de pH biológicamente relevantes, como los que se encuentran en el cuerpo humano.

"La L-arginina se une a los óxidos cargados negativamente en la superficie del sustrato, "dice Lauren Bain, un doctorado estudiante de NC State que es el autor principal de un artículo sobre el trabajo. "Debido a que hay más acumulación de óxido en el extremo rico en indio, hay una mayor concentración de L-arginina en ese extremo, y la concentración disminuye gradualmente a lo largo de la superficie del sustrato a medida que avanza hacia el extremo rico en galio.

"Estudiamos la L-arginina porque es pequeña, pero relevante. Porque es pequeño pudimos evaluar fácilmente lo que estaba sucediendo durante nuestro estudio, ", Dice Bain." Pero debido a que es un componente básico de las proteínas, podemos basarnos en este trabajo para estudiar péptidos y proteínas completos, como los ligandos que se unen a los receptores celulares ".

"Esta técnica también crea cambios en la topografía de la superficie de InGaN, basado en las diferentes estructuras cristalinas dentro del material a medida que pasa de ser rico en indio a ser rico en galio, "dice la Dra. Albena Ivanisevic, autor principal del artículo. "Esto nos permite evaluar las diferencias topográficas en la adhesión molecular, lo cual es importante, dada la variedad de topografías que se encuentran en los sistemas biológicos ". Ivanisevic es profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en NC State y profesor asociado del programa conjunto de ingeniería biomédica en NC State y la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill.