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Posted in | Nanomaterials

Investigadores descubren notable comportamiento exhibido por nanoestructuras de Péptidos

Published on April 9, 2010 at 3:04 AM

Los experimentos a veces puede conducir al descubrimiento de fenómenos completamente imprevistos. Tal es el caso con el notable comportamiento exhibido por nanoestructuras de péptidos (en forma de filamentos supramolecular) observado durante los experimentos llevados a cabo por investigadores de la Universidad de Northwestern en la línea de luz de 5 Identificación del Equipo de Acceso a DuPont-noroeste-Dow colaboración (NOM-CAT) sincrotrón Centro de Investigación del Departamento de EE.UU. de la Advanced Photon Source Energy (APS) en el Laboratorio Nacional de Argonne .

Un dibujo que representa un haz de filamentos péptido de 10 nanómetros de diámetro colocado en una matriz hexagonal. Fenómenos similares pueden ocurrir naturalmente en el citoesqueleto de las células de la córnea del ojo, y otras áreas de la biología. Recuadro (abajo a la derecha) muestra la estructura molecular de los filamentos individuales. (Imagen cortesía de SI Stupp.)

Según el profesor Samuel Stupp, autor principal del estudio publicado recientemente en Science, mientras que "tratar de dilucidar la organización jerárquica de las nanoestructuras de péptidos", descubrió a su equipo que cuando se dispersa en el agua, las nanoestructuras filamentosas podría organizar en paquetes hexagonal compacta. Los investigadores se sorprendieron al encontrar que en concentraciones suficientemente altas en la solución, los filamentos de forma espontánea pueden auto-ensamblan para formar estructuras cristalinas (los paquetes hexagonal compacta). Aún más sorprendente fue el hallazgo de que los rayos X utilizados para investigar las nanoestructuras a veces también provocó la cristalización del filamento. Este trabajo puede afectar a nuestra comprensión de las nanoestructuras en los sistemas biológicos y nuestra capacidad para controlar la estructura de los materiales.

Los filamentos utilizado para esta investigación posee un diámetro de alrededor de 10 nanómetros y longitudes del orden de decenas de micrómetros. Los filamentos se derivan de una molécula sintética que contiene una secuencia de péptidos cortos. Los péptidos son compuestos que contienen dos o más aminoácidos. En este caso, la secuencia del péptido formado por seis moléculas de aminoácido alanina unida a tres moléculas de ácido glutámico - abreviado Ala6Glu3 - que a su vez se injertó a una molécula de alquilo. El resultado "supramoléculas" auto-ensambladas en agua para formar los filamentos.

Una secuencia de experimentos fue diseñado para mostrar la disposición de los filamentos dispersos en el agua. Diferentes concentraciones acuosas de los filamentos se colocaron dentro de pequeños de 2 mm de diámetro de los capilares de cuarzo y estudió la utilización de un pequeño ángulo de rayos X (SAXS) en la línea de luz NOM-CAT. Las concentraciones variaron de 0,5 a 5 por ciento en peso. Los datos de SAXS reveló que todas las concentraciones de los filamentos agrupados en paquetes de exhibir un empaquetamiento hexagonal (ver fig. 1). La organización de los filamentos en paquetes hexagonal compacta (es decir, la cristalización) es bastante notable. Pero aún más notable fue la observación de que la mayor concentración de filamentos (2 y 5 por ciento en peso) en forma espontánea cristalizado, mientras que las soluciones de menor concentración (0,5 y 1 por ciento en peso) cristalizado sólo a través de rayos X de la exposición.

Según el profesor Stupp, la cristalización de los filamentos, ya sea por auto-ensamblaje o por exposición a rayos X, son fenómenos que "no hemos visto antes" en otros sistemas supramoleculares. Stupp también observó que "al hacer los experimentos en el sincrotrón de APS, que se sorprendieron al encontrar que los rayos X podrían promover la cristalización".

Un aspecto fascinante de la cristalización de rayos X inducida fue la reversibilidad del proceso, que en realidad era visible. Utilizando el peso de la solución del 1 por ciento, un acumulado 200 segundos de irradiación con rayos X resultó la solución opaca al principio de transparencia, lo que indica la cristalización. Después de la cesación de rayos X, la opacidad de la solución disminuye lentamente hasta que quedó claro de nuevo dentro de unos 40 minutos, lo que indica un retorno al desorden. A SAXS seguimiento experimento expuesto la solución a una serie de cuatro segundos de rayos X explosiones. Los datos experimentales mostraron que los filamentos inicialmente-sin ordenar (revelado por los primeros 4 segundos de exposición) poco a poco se sometió a un cambio de paquetes hexagonal ordenada de filamentos según lo registrado durante los últimos rayos X exposiciones. Cuando el experimento se repitió dos horas más tarde, los datos de SAXS reveló los filamentos fueron una vez más desordenado - la estructura cristalina había desaparecido.

Last Update: 14. October 2011 05:59

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