Uma equipe de pesquisadores desenvolveu uma mineralização biomimética de carbonato de cálcio usando um modelo de peptídeo multifuncional que pode auto-fornecer fontes minerais, que, neste caso, é um suprimento de íons de carbonato, o precursor do carbonato de cálcio. O processo segue o mecanismo de biossíntese de tecidos duros por organismos vivos, chamada biomineralização, e a capacidade de formar hidrogéis, que é modelado após o ambiente de reação dos organismos vivos. Estudos anteriores sobre mineralização discutiram o mecanismo de formação de cristais inorgânicos sintetizados em modelos com apenas uma função, como um sistema que fornece uma fonte externa de mineral ou um sistema de hidrogel.

Contudo, organismos vivos usam suas próprias enzimas para se auto-abastecer de fontes minerais e conseguir o controle da orientação, fase de cristal, e morfologia de cristais inorgânicos usando montagens 3D com estruturas controladas como campos de reação. Portanto, elucidar o mecanismo de formação de cristais inorgânicos em um ambiente de reação de mineralização mais próximo do ambiente biológico, como as montagens 3D hierárquicas semelhantes a hidrogel e o auto-abastecimento de fontes minerais, é importante para esclarecer a verdadeira relação para o controle estrutural entre moldes orgânicos e materiais inorgânicos obtidos na biomineralização.

É importante esclarecer a verdadeira relação para controle estrutural entre moldes orgânicos e materiais inorgânicos obtidos na biomineralização. O grupo de pesquisa liderado pelo Professor Assistente Kazuki Murai do Departamento de Química e Materiais da Universidade Shinshu, A Faculdade de Ciência e Tecnologia Têxtil foi capaz de examinar os mecanismos de nucleação e crescimento de cristal do carbonato de cálcio em condições mais semelhantes às do ambiente biológico por meio do auto-abastecimento de fontes minerais por meio da expressão de atividades semelhantes a enzimas, e formação espontânea de hidrogéis, que é um ambiente modelo para células. Portanto, as descobertas do grupo irão facilitar a compreensão da nucleação e crescimento de cristais inorgânicos na biomineralização e o papel dos modelos orgânicos para o controle de cristais.

O professor assistente Murai afirma que "o conhecimento obtido a partir deste e de outros estudos de mineralização é a base para revelar os processos incríveis que os organismos adquiriram através da evolução ao longo de um vasto período de tempo. Nós consideramos nossos ossos e dentes garantidos em nossa vida diária, mas mesmo eles ainda não foram totalmente compreendidos. Acredito que os esforços de vários pesquisadores, incluindo me a mim, nos levará às 'soluções' que foram adquiridas por organismos vivos ao longo de bilhões de anos. Ficarei feliz se minha pesquisa puder ser um "trampolim para inspiração e descoberta inesperadas".

Este estudo foi capaz de esclarecer três pontos principais:que uma única molécula de peptídeo tem a capacidade de se auto-fornecer minerais por meio de atividade semelhante à enzima, a capacidade de controlar a fase do cristal e a morfologia de materiais inorgânicos, e a capacidade de formar hidrogéis espontaneamente. O grupo foi capaz de investigar os mecanismos de nucleação e crescimento de cristal do carbonato de cálcio, usando-o como modelo para mineralização. Esta estratégia de pesquisa para imitar o ambiente de reação dos organismos vivos será um avanço para eventos anteriormente desconhecidos ou não esclarecíveis.

A equipe de pesquisadores espera elucidar completamente os mecanismos de formação e crescimento dos cristais inorgânicos, além dos fatores de controle estrutural que ocorrem entre os moldes orgânicos e os materiais inorgânicos na biomineralização. Contudo, existem muitos obstáculos na aquisição dessas descobertas, incluindo a necessidade de muitas pesquisas, e colaboração de longo alcance de pesquisadores pertencentes a vários campos acadêmicos.

O grupo está atualmente trabalhando no desenvolvimento de materiais inorgânicos que são cruciais nas áreas de engenharia e medicina usando um método de síntese de materiais que é limpo e suave para o meio ambiente, bem como elucidar a nanoestrutura dos materiais construídos, a complexação de materiais orgânicos e inorgânicos, e o esclarecimento da correlação entre a estrutura e função de tais materiais.