Un equipo de investigadores ha desarrollado una mineralización biomimética de carbonato de calcio utilizando una plantilla peptídica multifuncional que puede autoabastecerse de fuentes minerales. que en este caso es un suministro de iones carbonato, el precursor del carbonato de calcio. El proceso sigue el mecanismo de biosíntesis de tejidos duros por organismos vivos, llamada biomineralización, y la capacidad de formar hidrogeles, que sigue el modelo del entorno de reacción de los organismos vivos. Estudios previos sobre mineralización han discutido el mecanismo de formación de cristales inorgánicos sintetizados en plantillas con una sola función. como un sistema que suministra una fuente mineral externa o un sistema de hidrogel.

Sin embargo, Los organismos vivos utilizan sus propias enzimas para autoabastecerse de fuentes minerales y lograr el control de la orientación. fase cristalina, y morfología de cristales inorgánicos mediante el uso de conjuntos 3D con estructuras controladas como campos de reacción. Por lo tanto, dilucidar el mecanismo de formación de cristales inorgánicos en un entorno de reacción de mineralización más cercano al entorno biológico, como los conjuntos 3D jerárquicos similares a hidrogel y el autoabastecimiento de fuentes minerales, es importante para aclarar la verdadera relación para el control estructural entre las plantillas orgánicas y los materiales inorgánicos logrados en la biomineralización.

Es importante aclarar la verdadera relación para el control estructural entre las plantillas orgánicas y los materiales inorgánicos logrados en la biomineralización. El grupo de investigación dirigido por el profesor asistente Kazuki Murai del Departamento de Química y Materiales de la Universidad de Shinshu, La Facultad de Ciencia y Tecnología Textil pudo examinar los mecanismos de nucleación y crecimiento de cristales del carbonato de calcio en condiciones más similares al entorno biológico a través del autoabastecimiento de fuentes minerales a través de la expresión de actividades similares a enzimas. y formación espontánea de hidrogeles, que es un entorno modelo para las células. Por lo tanto, Los hallazgos del grupo facilitarán la comprensión de la nucleación y el crecimiento cristalino de los cristales inorgánicos en la biomineralización y el papel de las plantillas orgánicas para el control de los cristales.

El profesor asistente Murai afirma que "el conocimiento obtenido de este y otros estudios de mineralización es la base para revelar los asombrosos procesos que los organismos han adquirido a través de la evolución durante una gran cantidad de tiempo. Damos por sentado nuestros huesos y dientes en nuestra vida diaria, pero incluso ellos aún no se comprenden completamente. Creo que los esfuerzos de varios investigadores, Incluyéndome a mi, nos llevará a las "soluciones" que han sido adquiridas por los organismos vivos durante miles de millones de años. Seré feliz si mi investigación puede ser un "trampolín hacia la inspiración y el descubrimiento inesperados".

Este estudio pudo aclarar tres puntos principales:que una sola molécula de péptido tiene la capacidad de autoabastecerse de minerales a través de una actividad enzimática, la capacidad de controlar la fase cristalina y la morfología de materiales inorgánicos, y la capacidad de formar hidrogeles de forma espontánea. El grupo pudo investigar los mecanismos de nucleación y crecimiento de cristales del carbonato de calcio usándolo como plantilla para la mineralización. Esta estrategia de investigación para imitar el entorno de reacción de los organismos vivos será un gran avance para eventos previamente desconocidos o no aclarables.

El equipo de investigadores espera dilucidar por completo los mecanismos de formación y crecimiento de los cristales inorgánicos, además de los factores de control estructural que ocurren entre las plantillas orgánicas y los materiales inorgánicos en la biomineralización. Sin embargo, existen muchos obstáculos para adquirir estos hallazgos, incluida la necesidad de una gran cantidad de investigación, y la colaboración de gran alcance de investigadores pertenecientes a diversos campos académicos.

El grupo está trabajando actualmente en el desarrollo de materiales inorgánicos que son cruciales en los campos de la ingeniería y la medicina mediante el uso de un método de síntesis de materiales que es limpio y respetuoso con el medio ambiente. así como dilucidar la nanoestructura de los materiales construidos, la complejación de materiales orgánicos e inorgánicos, y la aclaración de la correlación entre la estructura y función de dichos materiales.