Les cosmétiques modernes et les implants médicaux contiennent de nombreuses substances inorganiques. Des études menées par des chercheurs de l'Université d'État du Sud de l'Oural visent à comprendre comment les molécules biologiques du corps humain interagiront avec de nouvelles, étranger, molécules inorganiques et implants. Une étude de l'équipe de nanotechnologues SUSU publiée dans Langmuir pourrait faire avancer la médecine internationale, cosmétologie et transplantologie.

Le mystère des biomolécules

Le corps humain est un exemple évident de l'interaction entre l'organique et l'inorganique. Les protéines générées dans le corps humain sont capables de former un minéral, phosphate de calcium, à partir de laquelle tous les os et les dents sont formés - un naturel, partie inorganique du corps. Cependant, le mécanisme de la formation des parties inorganiques n'a pas encore été découvert. Les scientifiques du SUSU Nanotechnology Research and Education Center se sont fixés pour objectif de répéter les processus de croissance des parties inorganiques du corps humain dans des conditions de laboratoire en utilisant des protéines biominérales.

Cela aidera les scientifiques et les chercheurs en médecine du monde entier à comprendre comment les matières organiques et inorganiques interagissent, qui pourraient soutenir les futures percées scientifiques en médecine, cosmétologie et transplantologie. "La première tâche que nous nous sommes fixée était de comprendre comment les grosses molécules (protéines) interagissent avec cette phase minérale. Avant de se combiner avec le minéral microcristallin, les protéines doivent entrer en contact étroit avec le minéral, et métaphoriquement parlant, prendre sa main avant de s'intégrer dans une grosse ossature. En janvier 2019, notre article a été publié, qui était consacré à la façon dont les interactions entre les biomolécules de protéines et les parties minérales (cristaux inorganiques) se produisent de manière simple, " dit Oleg Bolchakov, chef de projet et chercheur du CER Nanotechnologies.

Le principal problème était qu'il était difficile d'isoler les protéines minéralisantes sous leur forme pure.

"Nous n'avons pas localisé de protéines, car ils ne sont pas disponibles. Nous avons donc décidé d'étudier les interactions non pas avec la protéine elle-même, mais avec son constituant (acides aminés). Savoir comment une séquence d'acides aminés va interagir avec une protéine, nous pouvons formuler une hypothèse sur la façon dont une combinaison complexe d'acides aminés va interagir avec les microcristaux inorganiques. Notre article était consacré à l'interaction avec les acides aminés."

Études sur les acides aminés en laboratoire

Pour compléter un certain nombre d'études sur la biominéralisation, les chercheurs ont choisi une synthèse écologiquement propre de matière inorganique, Plus précisément, nanoparticules de dioxyde de titane, puisqu'il s'agit de l'un des principaux domaines de recherche du SUSU Nanotechnology REC.

"De plusieurs façons, les conclusions de nos mesures complètent ce qui a été dit précédemment dans nos avis théoriques. Par exemple, nous avons confirmé une conjecture précédemment énoncée selon laquelle les acides dits chargés négativement (ou acides aminés acides) interagissent beaucoup plus faiblement avec les nanoparticules que les acides aminés basiques. Notre équipe a été la première à montrer exactement à quel point ils interagissent faiblement, " explique Oleg Bolchakov.

Les chercheurs de SUSU ont impliqué toutes les installations de Nanotechnology REC dans leurs études, à partir du laboratoire de synthèse, où ils ont formé les nanoparticules de la plus haute cristallinité grâce à l'étudiant de troisième cycle Roman Morozov. Ces nanoparticules ont été caractérisées par tous types de microscopie :microscopie électronique à transmission et à balayage, spectroscopie infrarouge, et la spectroscopie ultraviolette.

Analyse informatique des résultats

Une part importante de la recherche a été consacrée à la modélisation théorique des résultats. Vladimir Potemkine, Responsable du laboratoire de conception de médicaments assistée par ordinateur SUSU, est un spécialiste reconnu dans ce domaine et a développé sa propre méthode de modélisation théorique. Ses calculs ont montré que c'est le groupement amino en particulier qui assure l'adhésion des molécules biologiques aux nanoparticules, c'est-à-dire avec des microcristaux inorganiques.

Les études des chercheurs de l'Université d'État du Sud de l'Oural sont assez importantes. Par exemple, un grand nombre de pigments dans les produits cosmétiques et les implants médicaux utilisent de l'oxyde de titane. Les bases théoriques et pratiques posées par les chercheurs permettront de comprendre comment les molécules biologiques vont interagir avec ces introductions étrangères et de déterminer quelle interaction offrira la meilleure affinité. Les chercheurs prévoient de poursuivre leur série d'études sur la biominéralisation.