Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Nanomedicine | Nanomaterials

Лаборатории Беркли Ученые отображаемого Рост Белково-Шипованная минеральных поверхностей

Published on December 15, 2009 at 7:01 PM

Ученые в молекулярной Литейное Национальной лаборатории Лоренса Беркли в у отображаемого рост белка шипованных минеральных поверхностей с беспрецедентным разрешением, предоставляя возможность заглянуть в ключевых структурных материалов спровоцирован живых систем. С высоким разрешением технику команды показывает естественных механизмов, используемых существ в море и на суше, так и может служить средством для наблюдения и вести этот рост кристаллов, как это происходит.

Модели пептидов и кристаллическая структура моногидрата оксалата кальция на атомном силовом микроскопе изображение, собранные в ходе роста кристалла. Нижний край изображения находится около 60 атомов в поперечнике. (Изображение предоставлено Джим DeYoreo, и. Др.)

За миллионы лет, организмы из водорослей для людей использовали биоминерализации-процесс организации минералы, такие как карбонат кальция в биологических системах, для создания снарядов, шипы, кости и других конструкционных материалов. В последнее время исследователи начали распутывать структуру и состав этих биоминералов. Тем не менее, понимание того, как биомолекулы взаимодействовать с минералами для формирования этих сложных архитектуры остается сложной задачей, поскольку требует молекулярном уровне разрешением и быстрой визуализации возможности, которые не мешают и изменять окружающую среду.

Атомно-силовая микроскопия, которая отслеживает нанометровых холмы и долины поперек местность кристалла с острым зондом, часто используется для изучения поверхностей. Отклонения зонда встречи через материал, переводятся в электрические сигналы затем используются для создания образа поверхности. Тем не менее, тщательный эквилибристики обязан поддерживать разрешение при условии, резким зонда и гибкость, необходимые покинуть мягких биологических молекул невозмущенной. Теперь, молекулярной Литейное исследователи разработали инструмент, способный различить тонкие биологические материалы и минуты неровностей на поверхности кристалла, все, наблюдая процесс минерализации в присутствии белков.

"Мы нашли подход к последовательно изображения мягких макромолекул на твердую поверхность кристалла с молекулярным разрешением, и мы сделали это в растворе и при комнатной температуре, которая гораздо больше подходит к естественной среде", говорит Джим DeYoreo, заместитель директора молекулярной литейное производство, Министерство энергетики США Национальным Пользователь объекта, расположенного в Лаборатории Беркли, который обеспечивает поддержку для нанонауки исследователи во всем мире.

"С помощью этих гибридных зондов, мы можем наблюдать буквально биологической молекулы взаимодействуют с поверхностью кристалла, как кристалл растет одного атомного шаг за один раз. Никто не был в состоянии наблюдать этот процесс с такого рода резолюции до сих пор ", говорит Раймонд Friddle, после защиты докторской диссертации ученый в Национальной лаборатории Лоренса Беркли.

DeYoreo, Friddle, соавторы Мэтт Уивер и Роджером Цю (Lawrence Livermore National Laboratory), Билл Кейси (Университет Калифорнии, Дэвис) и Анджей Wierzbicki (Университет Южной Алабамы), использовали эти "гибридных" атомно-силового микроскопа зондов для исследования взаимодействий между растущим кристаллом кальция оксалата моногидрата, минеральные присутствует в человеческой камни в почках, и пептиды, молекулы полимеров, которые выполняют метаболические функции в живой клетке. Эти гибридные зондов сочетать четкость и гибкость, которая имеет решающее значение в достижении скорости и разрешения, необходимые для мониторинга растущего кристалла с минимальными нарушения пептидов.

Результаты команды раскрыть сложный процесс. На положительно заряженные аспект кальция оксалат моногидрат, пептиды образуют пленку, которая действует как переключатель, чтобы включить роста кристаллов или выключен. Однако, на отрицательно заряженные грани, пептиды борются вместе на поверхности для создания кластеров, которые медленно или ускорения роста кристаллов.

"Наши результаты показывают, эффекты пептидов на растущий кристалл гораздо сложнее, чем с более простыми, малых молекул. Формы пептидов в растворе, как правило, колеблются, и в зависимости от условий, сложные процессы, через которые пептидов придерживаться поверхностей позволяет им контролировать рост кристаллов, как набор "переключатели, дроссели и тормозов", Friddle говорит. "Они могут либо медленно или ускорения роста, или даже включить его резко из включенного на выключенный с небольшими изменениями в растворе условиях".

Команда планирует использовать свой новый подход к расследованию фундаментальной физики поверхности кристаллов в растворах и углубить свое понимание того, как биомолекулы и кристаллы взаимодействуют. "Мы считаем, что эти результаты будут заложить основу для лучшего контроля над технологическими кристаллов, биомиметических подходы к синтезу материалов и потенциальных терапии для твердых тканей патологий", DeYoreo добавляет.

Бумаги "субнанометровой атомно-силовой микроскопии пептид-минеральных взаимодействий ссылки кластеризации и конкурс на ускорение и катастрофы," Раймонда Friddle, Мэтт Уивер, Роджер Цю, Анджей Wierzbicki, Уильям Х. Кейси и Джеймс Дж. DeYoreo, появляется в Трудах Национальная академия наук и доступен в Трудах Национальной академии наук в Интернете.

Эта работа в молекулярной Литейное при поддержке директора, Управление по науке, Управление основной энергии наук, Отдел материаловедения и машиностроения, Министерства энергетики по контракту № DE-AC02-05CH11231.

Last Update: 3. October 2011 04:53

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