Odpychanie białek
Białka to cząsteczki biologiczne ważne dla wielu dziedzin, takich jak medycyna, farmacja, ochrona środowiska i bezpieczeństwo. W celu zminimalizowania ich adsorpcji do powierzchni podczas obróbki stosuje się funkcjonalizację powierzchni przy pomocy maleńkich szczotek wykonanych z obojętnych, rozpuszczalnych w wodzie polimerów (NWSP). Brak jest szczegółowych mechanistycznych badań nad interakcjami między białkami a NWSP, a częstym problemem jest uszkodzenie szczoteczek. W ramach finansowanego ze środków UE projektu "Protein-repellent polymers" (POLYPROT) naukowcy dokonali ważnych postępów w badaniach nad tym procesem oraz stworzyli przydatne narzędzie, które umożliwi dalsze badania. Zespół wybrał dwa rodzaje białek o różnych właściwościach dotyczących wiązania. Białka globularne, takie jak hemoglobina, mioglobina i insulina, mają właściwości absorpcyjne prawdopodobnie ze względu na słabe, nieswoiste interakcje. Białka takie jak przeciwciała przeciwpolimerowe absorbują poprzez silne i swoiste wiązanie między miejscami na białkach a miejscami na polimerach. Polimery glikolu poli(oksy)etylenowego (PEG) o kontrolowanych parametrach "szczoteczek" (gęstość szczepienia i długość polimerów) zaszczepiono na płaskich powierzchniach i poddano inkubacji przy pomocy roztworów białek. Zespół wykorzystał zaawansowaną technikę rozpraszania neutronów (reflektometria neutronów ze zmiennym kontrastem), aby zbadać gęstość szczoteczek. Adsorpcja mioglobiny na funkcjonalizowanym PEG hydrofobowym polistyrenie zachodziła w dwóch warstwach, gęstej warstwie wewnętrznej na powierzchni szczepienia oraz mniej gęstej warstwie zewnętrznej. Ilość białka absorbowanego w warstwie wewnętrznej była niezależna od długości polimerów, ale skorelowana ze wzrostem gęstości polimerów. Ilość białka w warstwie zewnętrznej była powiązana z ilością polimerów, co oznacza skorelowanie zarówno z długością, jak i gęstością. Przeciwciała działające przeciw PEG wiązały szczoteczki PEG zaszczepione do monowarstwy lipidowej na stałych podłożach poprzez specyficzną adsorpcję potrójną (tj. dzięki korzystnym interakcjom między białkami a szczoteczkami). Grubość i gęstość przyległej monowarstwy powodowała zwiększenie gęstości sczepienia szczoteczek. Badaniom mechanistycznym towarzyszyły prace rozwijające technikę stojących fal rentgenowskich do badania strukturalnego z uwzględnieniem określonych pierwiastków. Uczeni wykazali ogromne możliwości siarki zawartej w białkach w zakresie badania struktury adsorbowanych białek. Nowa metodologia powinna być bardzo przydatna do opisywania systemów biologicznych i biomimetycznych na granicy fazy stałej i ciekłej. Projekt POLYPROT przyczynił się do znacznie bardziej szczegółowego poznania odpychających białka polimerów NWSP. Efektem powinno być udoskonalenie wielu różnych rozwiązań technologicznych i medycznych, w tym zabiegów in vivo.
Słowa kluczowe
Białka, adsorpcja białek, powierzchnie, polimery rozpuszczalne w wodzie, polimery odpychające białka
