La naturaleza ensambla de manera exquisita proteínas y péptidos en materiales funcionales altamente ordenados, como los críticos para la formación de hueso. Estos materiales naturales inspiran a los investigadores a innovar enfoques para imitar la naturaleza para una variedad de posibles aplicaciones biomédicas. Recientemente, científicos de materiales liderados por el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) ensamblaron redes de polímeros similares a proteínas sintéticas (peptoides) altamente ordenados en una superficie plana, marcando un gran avance en los recubrimientos biomiméticos.

Ese equipo de investigación, dirigido por Chun-Long Chen de PNNL, logró con éxito el autoensamblaje de peptoides en redes de nanocintas con patrones hexagonales sobre superficies minerales. ¿Qué significa eso para alguien que no es un científico de materiales? Significa que los investigadores recubrieron moléculas similares a proteínas en superficies sólidas de una manera muy ordenada para crear materiales similares a las superficies de tejido duro. como huesos o conchas marinas. Esto es similar a cómo las proteínas naturales forman matrices organizadas para dotar a los tejidos de propiedades únicas. El enfoque novedoso de los investigadores podría conducir potencialmente al desarrollo de materiales de recubrimiento biomiméticos para una variedad de aplicaciones.

Las proteínas que se encuentran en la naturaleza forman las máquinas moleculares que hacen posible la vida. Los peptoides son muy estables, moléculas similares a proteínas desarrolladas por científicos para imitar proteínas naturales. Son baratos versátil, y personalizable y puede diseñarse para tener formas y funciones específicas. El autoensamblaje molecular es clave en biología para construir materiales proteicos bien definidos. Los investigadores pudieron lograr un autoensamblaje controlable de peptoides en una superficie plana manipulando interacciones a nivel molecular a través de técnicas avanzadas de química y microscopía.

Su avance proporciona una plataforma nueva y robusta desde la que ensamblar polímeros sintéticos de secuencia definida en materiales biomiméticos. Las aplicaciones resultantes de la ciencia podrían incluir recubrimientos superficiales con funciones ajustables para su uso en la reparación o regeneración ósea, Adhesión celular, antiincrustante actividades antibacterianas, y más.

El equipo de investigación de Chen logró el ensamblaje controlable de peptoides definidos por secuencia manipulando la química de su cadena lateral para ajustar las interacciones moleculares. Luego usaron un microscopio especial que puede ver moléculas para observar el ensamblaje peptoide en tiempo real. Los investigadores también midieron cuánta energía se necesitaba para separar los peptoides entre sí y de la superficie del mineral. Los resultados combinados permitieron al equipo comprender mejor los mecanismos que conducen al ensamblaje de estos peptoides en nanocintas con patrones hexagonales. Además, demostraron que el ensamblaje peptoide dirigido a la superficie se puede utilizar como herramienta para fabricar materiales de revestimiento biomiméticos con funcionalidades controladas.

El equipo está impulsando a los peptoides a hacer más a través de la iniciativa de síntesis y simulación de materiales a través de escalas de PNNL y el programa de materiales biomoleculares de la oficina de ciencias básicas de la energía del Departamento de Energía de EE. UU. Están estudiando la capacidad de los peptoides para autoensamblarse tanto en superficies sólidas como en solución para desarrollar nuevos materiales. como membranas biomiméticas. Por último, esperan lograr una comprensión más completa del ensamblaje de peptoides que sea programable y predecible.