A natureza reúne requintadamente proteínas e peptídeos em materiais funcionais altamente ordenados, como aqueles críticos para a formação óssea. Esses materiais naturais inspiram os pesquisadores a inovar abordagens para imitar a natureza para uma gama de aplicações biomédicas potenciais. Recentemente, cientistas de materiais do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) montaram redes de polímeros sintéticos semelhantes a proteínas (peptóides) altamente ordenados em uma superfície plana, marcando um grande avanço em revestimentos biomiméticos.

Essa equipe de pesquisa, liderado por Chun-Long Chen do PNNL, alcançou com sucesso a auto-montagem de peptóides em redes de nanofitas com padrão hexagonal em superfícies minerais. O que isso significa para alguém que não é cientista de materiais? Isso significa que os pesquisadores revestiram moléculas semelhantes a proteínas em superfícies sólidas de uma forma altamente ordenada para criar materiais semelhantes a superfícies de tecido duro, como ossos ou conchas do mar. Isso é semelhante a como as proteínas que ocorrem naturalmente formam matrizes organizadas para dotar os tecidos com propriedades únicas. A nova abordagem dos pesquisadores pode potencialmente levar ao desenvolvimento de materiais de revestimento biomimético para uma variedade de aplicações.

As proteínas encontradas na natureza formam as máquinas moleculares que tornam a vida possível. Os peptoides são altamente estáveis, moléculas semelhantes a proteínas desenvolvidas por cientistas para imitar proteínas naturais. São baratos, versátil, e personalizáveis ​​e podem ser projetados para ter formas e funções específicas. A automontagem molecular é fundamental na biologia para a construção de materiais proteicos bem definidos. Os pesquisadores foram capazes de alcançar uma automontagem controlável de peptóides em uma superfície plana, manipulando interações em nível molecular por meio de técnicas avançadas de química e microscopia.

Sua descoberta fornece uma plataforma nova e robusta para a montagem de polímeros sintéticos definidos por sequência em materiais biomiméticos. As aplicações resultantes da ciência podem incluir revestimentos de superfície com funções ajustáveis ​​para uso no reparo ou regeneração óssea, Adesão celular, anti-incrustante, atividades antibacterianas, e mais.

A equipe de pesquisa de Chen conseguiu a montagem controlável de peptóides definidos por sequência, manipulando a química da cadeia lateral para sintonizar as interações moleculares. Eles então usaram um microscópio especial que pode ver as moléculas para observar a montagem do peptóide em tempo real. Os pesquisadores também mediram quanta energia é necessária para separar os peptóides uns dos outros e da superfície do mineral. Os resultados combinados permitiram à equipe entender melhor os mecanismos que levam à montagem desses peptóides em nanofitas com padrão hexagonal. Eles demonstraram ainda que a montagem de peptóide dirigida à superfície pode ser usada como uma ferramenta para fabricar materiais de revestimento biomimético com funcionalidades controladas.

A equipe está incentivando os peptoides a fazer mais por meio da Iniciativa de Síntese e Simulação de Materiais da PNNL e do Programa de Materiais Biomoleculares do Escritório de Ciências Básicas de Energia do Departamento de Energia dos EUA. Eles estão estudando a capacidade dos peptóides de se auto-montar tanto em superfícies sólidas quanto em solução para desenvolver novos materiais, como membranas biomiméticas. Em última análise, eles esperam alcançar uma compreensão mais completa da montagem do peptóide que é programável e previsível.