Популярні Пости

Вибір Редакції - 2019

Симуляції виявляють роль кальцію в прийнятті титанових імплантатів

Anonim

Титанові матеріали широко застосовуються в технологіях медичної імплантації. Покриття поверхні титанових матеріалів біологічно активними молекулами нещодавно показало обіцянку покращити споживання клітин імплантатами та сприяти регенерації тканин. Однак механізми, якими пептиди приклеюються до титану, не є повністю зрозумілими.

реклама


Дослідники з Університету Дейкін в Австралії виявили, як іони кальцію, присутні на поверхні між оксидом титану та тканинами, впливають на те, як добре пептиди зв'язуються з металом. Команда звітує про свої висновки в спеціальному випуску Biointerphases від AIP Publishing, що висвітлює жінок у галузі науки про біонтерфейси. Використання нещодавно розроблених інструментів у моделюванні молекулярної динаміки дає змогу рано зрозуміти, як одного дня ми можемо використовувати композицію солі, щоб точно відрегулювати реакції між імплантатами титану та тілом.

"Ця робота сприяє тривалому і постійному зусиллям, спрямованим на виявлення системних покращень матеріалів, що несуть навантаження, " - сказав Тіффані Уолш, автор статті. "Прив'язувальна поведінка, яку ми виявили для цих пептидів в присутності іонів, може керувати іншими при розробці нових імплантних покриттів".

Вважається, що покриття титанових поверхонь з біомолекулами для прилиплення до тканин господаря допомагає сусідні неорганічні іони в організмі. Зважаючи на їх високий позитивний заряд і роль в сигналізації клітини, підозрюють, що іони кальцію є особливо корисними.

Для вирішення цих питань Уолш та її колеги створили комп'ютерну модель окисленої поверхні титану. Група імітувала два титан-зв'язуючих пептиди Ti-1 і Ti-2 у розчинах хлориду кальцію та хлориду натрію за допомогою моделювання молекулярної динаміки. Цей підрахунок обчислень апроксимує і моделює взаємодію між численними молекулами в системі. У своїй моделі вони спиралися на вдосконалену технологію, яка називається "репліка" з обмінним процесом, що прискорює вивчення пептидних структур.

Група виявила, що позитивно заряджені іони кальцію допомогли Ti-1 прикріпитись до поверхні титану, діючи як роз'єм між негативно зарядженим оксидом титану та аспарагіном, залишком всередину пептиду Ti-1. Цей процес потім приводить до інших залишків, закріплених безпосередньо на поверхні оксиду титану. Однак для Ti-2 іони кальцію обмежували доступ до поверхні.

Дані з їх моделювання вказують на покращені принципи проектування пептидів з перебудовуваним спорідненістю до застосування титану. Уолш зазначив, що очікує, що їхні результати дадуть подальший аналіз інтерфейсу титану-тканини, включаючи молекули з одним зв'язувальним доменом для титану, а інший для біомолекул.

"Титан - це звичайний матеріал для імплантатів, і наше розуміння того, як ефективно модулювати взаємодію титану та живих тканин, хоча і дуже розвиненою, все ще має багато чого", - сказав Уолш. "Ми хочемо сприяти цим постійним зусиллям".

реклама



Джерело історії:

Матеріали надаються Американським інститутом фізики . Примітка. Зміст можна редагувати за стилем та довжиною.


Довідка з журналу :

  1. Анас Султан, Зак Хьюз і Тіффані Уолш. Вплив іонів кальцію на адсорбцію пептиду на водному інтерфейсі титану рутилу (110) . Biointerphases, 2018 DOI: 10.1063 / 1.5046531