Posted in | Nanomedicine | Nanomaterials

Imaged Groei van de Wetenschappers van het Laboratorium van Berkeley van eiwit-Beslagen Minerale Oppervlakten

Published on December 15, 2009 at 7:01 PM

De Wetenschappers bij de Moleculaire Gieterij van het Nationale Laboratorium van Lawrence Berkeley hebben imaged de groei van eiwit-beslagen minerale oppervlakten met een ongekende resolutie, die een glimp verstrekken in zeer belangrijke structurele die materialen door het leven systemen worden gebouwd. De high-resolution techniek van het team openbaart de natuurlijke die mechanismen door schepselen op zee en op kust worden aangewend gelijk, en kon een middel verstrekken om deze kristalgroei waar te nemen en te sturen aangezien het voorkomt.

De Modellen van peptides en de kristalstructuur van het monohydraat van het calciumoxalaat op een atoombeeld van de krachtmicroscoop verzamelden tijdens de kristalgroei. De onderste rand van dit beeld is overdwars ongeveer 60 atomen. (De hoffelijkheid van het Beeld van Jim DeYoreo, et. al)

Voor miljoenen jaren, hebben de organismen van algen aan mensen het biomineralization-proces gebruikt om mineralen zoals calciumcarbonaat in biologisch te organiseren systeem-om shells, stekels, beenderen en andere structurele materialen te produceren. Onlangs, zijn de onderzoekers begonnen de structuur en de samenstelling van deze biominerals te ontrafelen. Nochtans, blijft het begrip van hoe de biomoleculen met mineralen in wisselwerking staan om deze complexe architectuur te vormen een formidabele uitdaging, aangezien het moleculair-vlakke resolutie en snel-weergavemogelijkheden vereist die storen of niet het lokale milieu veranderen.

De microscopie van de atoom-Kracht, die nanometer-schaal heuvels en valleien over het terrein van een kristal met een scherpe sonde volgt, wordt vaak gebruikt aan studieoppervlakten. De afbuigingen een sonde over een materiaal ontmoet zijn vertaald in elektrosignalen dan gebruikt om een beeld van de oppervlakte tot stand te brengen. Nochtans, wordt een zorgvuldige in evenwicht brengende handeling vereist die de resolutie door een scherpe sonde en de flexibiliteit te handhaven nodig om zachte biologische molecules koelbloedig te verlaten wordt verstrekt. Nu, hebben de Moleculaire onderzoekers van de Gieterij een hulpmiddel bekwaam ontwikkeld om gevoelige biologische materialen en minieme golvingen op kristal te onderscheiden oppervlakte-helemaal terwijl het letten van op het mineraliseringsproces in aanwezigheid van proteïnen.

„Wij hebben een benadering van constant beeld zachte macromoleculen op een harde kristaloppervlakte met moleculaire resolutie gevonden, en wij hebben het in oplossing gedaan en bij kamertemperatuur, die meer van toepassing is op natuurlijke milieu's,“ zegt Jim DeYoreo, afgevaardigdedirecteur van de Moleculaire Gieterij, een Faciliteit van de Gebruiker van het Ministerie van de V.S. van Energie Nationale die bij het Laboratorium van Berkeley wordt gevestigd dat steun aan nanoscienceonderzoekers rond de wereld verleent.

„Met deze hybride sondes, kunnen wij op biomoleculen letterlijk letten in wisselwerking staan met een kristaloppervlakte aangezien het kristal tegelijkertijd één atoomstap kweekt. Niemand heeft op dit proces met dit soort resolutie kunnen letten tot nu toe,“ zegt Raymond Friddle, een post-doctorale geleerde bij het Nationale Laboratorium van Lawrence Berkeley.

DeYoreo, Friddle, de medeauteurs Matte Wever en Roger Qiu (het Nationale Laboratorium van Lawrence Livermore), Bill Casey (Universiteit van Californië, Davis) en Andrzej Wierzbicki (Universiteit van Zuidelijk Alabama), gebruikten deze „hybride“ sondes van de atoom-krachtmicroscoop om de interactie tussen een het groeien kristal van het monohydraat van het calciumoxalaat te bestuderen, een mineraal huidig in menselijke nierstenen, en peptides, polymeermolecules die metabolische functies in levende cellen uitvoeren. Deze hybride die sondes combineren scherpte en flexibiliteit, die in het bereiken van de snelheid en de resolutie wordt vereist om het het groeien kristal met minimale storing aan peptides te controleren essentieel is.

De bevindingen van het team openbaren een complex proces. Op a positief - het geladen facet van het monohydraat van het calciumoxalaat, peptides vormt een film die als een schakelaar handelt om de kristalgroei of uit te zetten. Nochtans, op a negatief - het geladen facet, peptides verdringt samen op de oppervlakte om tot clusters te leiden die vertragen of de kristalgroei versnellen.

„Onze resultaten tonen de gevolgen van peptides voor een het groeien kristal veel ingewikkelder zijn dan met eenvoudigere, kleine molecules. De vormen van peptides in oplossing neigen te schommelen, en afhankelijk van de voorwaarden, de complexe processen waardoor peptides de stok aan oppervlakten hen toestaat om de kristalgroei zoals een reeks „schakelaars, gaspedalen en remmen“ te controleren,“ Friddle zegt. „Zij kunnen of de groei vertragen of versnellen, of zelfs het scherp schakelen van op weg met pasmunten in oplossingsvoorwaarden.“

Het team is van plan om hun nieuwe benadering te gebruiken om fundamentele fysica van kristaloppervlakten in oplossingen te onderzoeken en hun begrip van te verdiepen hoe de biomoleculen en de kristallen op elkaar inwerken. „Wij geloven deze resultaten de fundamenten voor betere controle over technologische kristallen, biomimetic benaderingen van materialensynthese zullen leggen, en de potentiële therapie voor hard-weefselpathologie,“ DeYoreo toevoegt.

Het document „Subnanometer de atoomkrachtmicroscopie van peptide-minerale interactie het groeperen en de concurrentie met versnelling en catastrofe,“ door Raymond Friddle, Matte Wever, Roger Qiu, Andrzej Wierzbicki, William H. Casey en James J. DeYoreo verbindt zich, verschijnt in Werkzaamheden van de Nationale Academie van Wetenschappen en is beschikbaar online in Werkzaamheden van de Nationale Academie van Wetenschappen.

Dit werk bij de Moleculaire Gieterij werd gesteund door de Directeur, Bureau van Wetenschap, Bureau van de BasisWetenschappen van de Energie, Afdeling van de Wetenschap van Materialen en Techniek, van DOE in het kader van Contract Nr. DE-ac02-05CH11231.

Last Update: 13. January 2012 10:29

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit