El reconocimiento molecular al microscopio
Muchas aplicaciones biotecnológicas utilizan materiales compuestos en los que las proteínas interaccionan con materiales inorgánicos. Un ejemplo importante es la combinación de colágeno e hidroxiapatita en los armazones biomiméticos que sirven de matriz mecánica y de respaldo para la formación de hueso. Otro sería la incorporación de péptidos en materiales nanoestructurados con nuevas propiedades y funciones como las de biocompatibilidad superficial y administración de fármacos. Por ello, la comprensión del modo en que las proteínas interaccionan con materiales inorgánicos debería facilitar el diseño de materiales biomédicos efectivos para distintas aplicaciones. En ese contexto, el proyecto financiado con fondos europeos «Molecular recognition: Understanding proteins adsorption to inorganic surfaces» (PROADS) se propuso investigar la unión de los aminoácidos sobre sustratos inorgánicos. Con ese fin, el consorcio configuró un sistema de espectroscopía de fuerza monomolecular que utiliza microscopía de fuerza atómica para examinar el modo en que aminoácidos con distintas propiedades interaccionan con materiales inorgánicos en solución. Este método no tiene competencia en cuanto a la información detallada que proporciona sobre la interacción péptido-superficie inorgánica a nivel molecular. Los investigadores determinaron la fuerza de las interacciones entre los residuos de aminoácidos individuales y el sustrato inorgánico, y observaron también cómo variaba con la fuerza iónica de la solución. Encontraron que las interacciones hidrofóbicas y electrostáticas constituyen los enlaces más fuertes de los péptidos que se unen a un sustrato de silicio y mica. Esos datos se vieron respaldados por las simulaciones informatizadas, que mostraron también que la unión del péptido al sustrato está controlada por la libertad conformacional relativa del péptido y el sustrato en solución. La restricción del movimiento del sustrato parece mejorar la eficacia de unión del péptido. En conjunto, las observaciones realizadas en el marco del proyecto PROADS tienen ramificaciones importantes para el diseño de nuevos materiales compuestos. La tecnología generada podría utilizarse también para estudiar la interacción de otras moléculas y desarrollar aplicaciones biomédicas.
