Los materiales a base de titanio se utilizan ampliamente en la tecnología de implantes médicos. Recubrir la superficie de los materiales de titanio con moléculas biológicamente activas se ha mostrado recientemente prometedor para mejorar la forma en que las células se adhieren a los implantes y promover la regeneración de tejidos. Los mecanismos detrás de cómo los péptidos se adhieren al titanio, sin embargo, no se entienden completamente.

Investigadores de la Universidad 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 un número especial de Biointerfases , que está destacando a las mujeres en el campo de la ciencia de la biointerfaz. Utilizando 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 los implantes de titanio 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, un autor en el papel. "Los comportamientos de unión que hemos identificado para estos péptidos en presencia de iones podrían guiar a otros en el diseño de nuevos recubrimientos de implantes".

Se cree que el recubrimiento de superficies de titanio con biomoléculas para adherirse 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 mediante simulaciones de dinámica molecular. Este método de cálculo se aproxima y modela las interacciones entre las numerosas moléculas de un sistema. En su modelo, confiaron 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 otros residuos que se fijan directamente a la superficie del óxido de titanio. Para Ti-2, sin embargo, 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 la lleven a explorar más la interfaz titanio-tejido, incluyendo moléculas con un dominio de unión para titanio y otro para biomoléculas.

"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 muy avanzado, todavía tiene mucho por hacer, ", Dijo Walsh." Queremos contribuir a este esfuerzo continuo ".