Os materiais à base de titânio são amplamente utilizados na tecnologia de implantes médicos. O revestimento da superfície de materiais de titânio com moléculas biologicamente ativas mostrou recentemente a promessa de melhorar a forma como as células aderem aos implantes e promovem a regeneração do tecido. Os mecanismos por trás de como os peptídeos aderem ao titânio, Contudo, não são totalmente compreendidos.

Pesquisadores da Deakin University, na Austrália, descobriram como os íons de cálcio presentes na interface entre o óxido de titânio e os tecidos afetam o quão bem os peptídeos se ligam ao metal. A equipe relata suas descobertas em uma edição especial da Biointerfases , isso está destacando as mulheres no campo da ciência da biointerface. Usando ferramentas desenvolvidas recentemente em simulações de dinâmica molecular, as descobertas do grupo fornecem uma compreensão inicial de como um dia poderemos usar a composição do sal para ajustar com precisão as reações entre os implantes de titânio e o corpo.

"Este trabalho contribui para um esforço contínuo e de longa duração para identificar melhorias sistemáticas para materiais de implante de suporte de carga, "disse Tiffany Walsh, um autor no papel. "Os comportamentos de ligação que identificamos para esses peptídeos na presença de íons podem guiar outros no design de novos revestimentos de implantes."

Acredita-se que o revestimento das superfícies de titânio com biomoléculas para aderir aos tecidos do hospedeiro é auxiliado por íons inorgânicos próximos no corpo. Por causa de sua carga positiva mais elevada e papel na sinalização celular, Suspeita-se que os íons de cálcio sejam particularmente úteis.

Para resolver essas questões, Walsh e seus colegas criaram um modelo de computador da superfície oxidada de titânio. O grupo simulou dois peptídeos de ligação de titânio, Ti-1 e Ti-2, em soluções de cloreto de cálcio e cloreto de sódio usando simulações de dinâmica molecular. Esta abordagem de computação aproxima e modela as interações entre as inúmeras moléculas em um sistema. Em seu modelo, eles contaram com uma técnica avançada chamada troca de réplicas com têmpera de soluto, que acelera a exploração das estruturas dos peptídeos.

O grupo descobriu que os íons de cálcio carregados positivamente ajudaram o Ti-1 a aderir à superfície do titânio, agindo como um conector entre o óxido de titânio carregado negativamente e a asparagina, um resíduo dentro do peptídeo Ti-1. Esse processo, então, leva a outros resíduos que se fixam diretamente na superfície do óxido de titânio. Para Ti-2, Contudo, Os íons de cálcio foram encontrados para limitar o acesso à superfície.

Os dados de suas simulações apontam para princípios aprimorados para projetar peptídeos com afinidade sintonizável para aplicação de titânio. Walsh disse que espera que suas descobertas levem a explorar mais a interface titânio-tecido, incluindo moléculas com um domínio de ligação para titânio e um para biomoléculas.

"O titânio é um material de implante comum, e nossa compreensão de como modular beneficamente a interação entre o titânio e o tecido vivo, embora muito avançado, ainda tem muito que fazer, "Walsh disse." Queremos contribuir para este esforço contínuo. "