Protein-Hidrojel Kristali Genişler ve Daralır
Hibrid materyal, protein yapısı tayinine ve ilaç dağıtımına yardımcı olabilir.
Hibrid malzeme NaCI çözeltisi (solda) oluşturduktan sonra, deiyonize suya (ortadaki) aktarılması NaCI’yi tüketir ve genleşmeye neden olur. NaCl veya CaCl2 eklendikten sonra hibrid, bir kez daha daralarak, dehidratlanır.
Şampuan artı kremi, kameralı cep telefonları ve spork, hepsi ikisi bir arada ürünlerdir. Aynı yaratıcılık ruhu içinde, Akif Tezcan ve California Üniversitesi, San Diego’daki meslektaşları, şimdi sadece kristal bir protein veya amorf bir hidrojel değil, her ikisi de hibrit olan bir materyal yarattılar (Nature 2018).
Bu hibrit, kristalliğini kaybetmeden birkaç kez genişleyebilir ve daralabilir. Eğer genişleme sırasında kırılırsa, kendiliğinden iyileşir, ki bunu kristal materyaller tipik olarak yapamaz.
Gözenekli malzeme uzmanı olan Christian Serre (Paris École Normale Supérieure) “Bu makalenin güzel olduğunu itiraf etmeliyim” diyor. “Kristalin katılar ve yumuşak madde arasındaki dev uçurumu, esnekliğin ve kristal düzeninin bir arada var olabileceğini açıkça ortaya koyar.”
Malzemenin tekrar genişleme ve daralma kabiliyeti, proteinlerin X-ışını kırınım analizinin kalitesini iyileştirmek için yararlı olabilir. Bu tür hibrit malzemeler, tedavi edici ve tanısal kullanım için antikorlar ve nükleik asitler gibi biyomolekülleri yakalayabilir, depolayabilir ve serbest bırakabilir. Washington Üniversitesi’nden François Baneyx, Tezcan’ın raporuna eşlik eden bir yorumda, malzemenin, şimdiye kadar üretilmesi zor olan sensörler, seperatörler ve aktüatörler için de vaat verdiğini belirtti.
Video : Şeffaf bir ferritin kristal-hidrojel hibridinin sudaki genişlemesini izleyin, ardından da tuz eklendikten sonra büzülmesini izleyin. Büyük onay işaretleri 100 µm aralıklıdır. Videonun bölümleri hızlandırıldı; sol üstteki saat, saniye cinsinden zaman sayar.
Tezcan ve arkadaşları, malzemeyi, hidrojel öncülerden oluşan bir sodyum klorür çözeltisinde, bir demir-depolama proteini olan insan ferritinin kristallerini ıslatmak suretiyle yarattılar. Poli (akrilat-akrilamid) kopolimer hidrojel oluştukça, protein kristalindeki boşluklar ile bütünleşir. Hidrojel ve protein, iyonik ve hidrojen bağı etkileşimleri yoluyla birbirine bağlanır, sadece bir karışım değil, gerçek bir hibrit oluşturur.
Malzemeyi deiyonize suya batırmak NaCl’yi tüketir ve malzemenin orjinal doğrusal boyutlarını neredeyse iki katına ve orijinal hacminin beş katından fazla genleşmesine neden olur. NaCl tekrar eklendiğinde, hibrid, hemen hemen orijinal boyutuna daraltır. NaCl yerine kalsiyum klorür eklenmesi, ferritin molekülleri arasındaki etkileşimleri daha etkin bir şekilde arttırır ve hibriti tamamen orijinal boyutlarına döndürür.
CaCl2 hibritinin X-ışını difraksiyonu, kristalin periyodikliğin tamamen geri kazanıldığını gösterdi ve şimdiye kadar bildirilen en yüksek rezolüsyon ferritin yapısını üretti. Baneyx, “Bu tür hibritlerin kafeslerinin geleneksel olarak üretilen ferritinlerden daha hassas bir şekilde sipariş edildiğini öne sürüyor” diyor. “Polimer infüzyonu, diğer protein yapılarının kalitesini iyileştirmek veya proteinlerin alternatif yapısal durumlarına erişmek için yararlı bir yaklaşım olabilir.”
Araştırmacılar, tekniğin ferritin dışında diğer proteinlere de uygulanabileceğine inanıyor ve kurucu proteinleri çeşitli şekillerde değiştirerek ve işlevsel hale getirerek çeşitli melezlerin yaratılabileceğine dikkat çekiyorlar. Teknoloji üzerine bir patent başvurusunda bulundular.
Kaynak : acs.org
