Biyomateryaller sağlık ve gıda üretimi gibi alanların yanı sıra eklemlerin onarımı veya yaraların iyileştirilmesi gibi uygulamalar için de önemlidir. Biliminsanları, proteinlerden oluşan yeni nesil sentetik biyomateryallerin tasarlanmasına katkı sağlayabilecek bir yaklaşım geliştirdi.
Bu tür biyomateryallerin üretimindeki zorluklarından biri, protein yapıtaşlarının biyomateryallerin temelini oluşturan karmaşık protein ağlarında bir araya gelişini kontrol etmektir. Biliminsanları, protein ağının biyolojik işlevi korunurken, protein yapıtaşlarının yapısındaki ve mekaniğindeki nano ölçekli değişikliklerin biyomateryalin yapısını ve mekaniğini makro düzeyde nasıl değiştirebileceğini araştırıyorlar.
Yeni çalışmada araştırmacılar, protein yapıtaşlarındaki belirli bir kimyasal bağı kaldırarak protein ağının yapısını değiştirebildiklerini gözlemlediler ve bu bağları “protein zımbaları” olarak adlandırdılar. Protein zımbaları çıkarıldığında, proteinler tek tek birbirlerine bağlandığında ve bir ağ halinde birleştiklerinde daha kolay bir şekilde açılırlar (katlanmamış hale gelirler). Bu durumda katlanmamış protein içeren bölgelerle birbirlerine bağlanan katlanmış protein bölgelerine sahip bir ağ oluşur. Böylece biyomateryal çok farklı mekanik özellikler kazanabilir.
Profesör Lorna Dougan, “Proteinler inanılmaz düzeyde işlevsel özellikler sergiliyor. Proteinleri yapıtaşları olarak kullanan malzemelerde biyolojik işlevsellikten nasıl yararlanabileceğimizi anlamak istiyoruz. Ancak bunun için nano ölçekteki ve moleküller düzeyindeki değişikliklerin, proteinin yapısını ve davranışını makro düzeyde nasıl değiştirdiğini anlamamız gerekiyor” açıklamalarında bulundu.
Makalenin ilk yazarı Dr. Matt Hughes ise “Protein bloğunun ‘protein zımbalarını’ kaldırarak açılma yeteneği, farklı mekanik davranışa sahip farklı ağ mimarileri üretti. Bu durum, protein yapı bloğunun açılmasının, protein ağlarının mimarisinde ve sonraki mekaniklerde belirleyici bir rol oynadığını gösteriyor” dedi.
Deneysel çalışmanın yanı sıra protein mimarisinde meydana gelen yapısal değişiklikler de modellendi. Protein hidrojellerinin ağ mimarisini tanımlamak için önemli olanın, özellikle ağ oluşumu sırasındaki protein davranışı olduğu gözlemlendi.
Profesör Dougan, çalışmanın önemini vurgulayarak “Protein yapıtaşlarının bu yeteneği, kontrol edilebilir mimari ve mekanikle fonksiyonel biyomateryaller oluşturmak için güçlü bir yol sağlar” açıklamalarında bulundu.
Kaynak: https://phys.org/news/2021-07-techniques-biomaterials.html
