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    Les protéines chorégraphient la danse infinitésimale des cellules vivantes et des biomatériaux fonctionnels

    Microstructures "en forme de fleur" se formant sur un monolithe de verre nanoporeux présentant des pores de 31 nm de diamètre. Crédit :Université Lehigh, Tamma, Kowal, Falk, Jaïn

    Une équipe de recherche interdisciplinaire de l'Université Lehigh a découvert comment les biomatériaux fonctionnels reposent sur une couche de protéines interfaciales pour transmettre des signaux aux cellules vivantes concernant leur adhésion, prolifération et développement global.

    Selon un article publié aujourd'hui dans Rapports scientifiques , les caractéristiques et propriétés à l'échelle nanométrique d'un substrat sous-jacent n'ont pas d'impact direct sur la réponse biologique des cellules. Cependant, ces propriétés influencent indirectement le comportement cellulaire par leur contrôle sur les protéines adsorbées.

    Dans l'article, "La nanostructure du verre bioactif affecte la fixation des cellules osseuses via la restructuration des protéines lors de l'adsorption, " l'équipe Lehigh démontre que les cellules vivantes répondent aux caractéristiques de la couche interfaciale qui résultent de structures à l'échelle micro et nanométrique conçues dans un matériau de substrat. Ces structures infiniment minuscules ont un impact énorme sur la nature des protéines et la façon dont elles se restructurent et interagissent électrostatiquement avec le matériau, qui à son tour influence la manière dont les cellules se fixent au substrat et se développent au fil du temps.

    "Il y en a d'autres qui ont étudié la couche protéique interfaciale, " dit Himanshu Jain, le T.L. Chaire Diamond Distinguished en ingénierie et sciences appliquées et professeur de science et d'ingénierie des matériaux à Lehigh, qui est également directeur du Lehigh's Institute for Functional Materials and Devices (I-FMD). "Mais ce travail a montré pour la première fois directement et sans ambiguïté comment certaines caractéristiques nanométriques spécifiques du substrat peuvent avoir un impact sur la structure moléculaire secondaire de l'interface protéinée qui à son tour affecte la réponse des cellules qui sont des milliers de fois plus grandes."

    Matthias Falk, qui accompagne le professeur Jain dans la direction de cette recherche, professeur de biologie cellulaire au Lehigh's College of Arts and Sciences. L'équipe est complétée par deux doctorants co-encadrés par Falk et Jain—Dr. Tia Kowal, qui a reçu un doctorat en sciences biologiques et est maintenant chercheur postdoctoral à Stanford Medicine, et auteur principal Dr Ukrit Thamma, qui a obtenu son doctorat en science et ingénierie des matériaux et est maintenant professeur à l'Université de technologie du roi Mongkut à Bangkok, Thaïlande.

    "Lehigh est de plus en plus reconnu comme un lieu où la science d'équipe interdisciplinaire prend racine et s'épanouit, " dit Jain. " La création et la mission des instituts de recherche interdisciplinaire de Lehigh est une expression stratégique de cette notion et ce projet est une expression de cette notion en action. Et le rôle crucial que jouent nos étudiants, avec le soutien d'une large équipe de professeurs, parle de lui-même."


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