Gli scienziati possono trasformare le proteine ​​in schemi senza fine che sembrano fiori, alberi o fiocchi di neve, una tecnica che potrebbe aiutare a progettare un filtro per l'acqua contaminata e i tessuti umani.

Il loro studio, guidato da ricercatori della Rutgers University–New Brunswick, appare sul giornale Chimica della natura . Lo studio ha incluso anche scienziati del Baylor College of Medicine e dell'Università del Minnesota.

"Gli ingegneri biomolecolari hanno lavorato per modificare gli elementi costitutivi della vita:proteine, DNA e lipidi:per imitare la natura e formare forme e strutture interessanti e utili, " ha detto l'autore senior Sagar D. Khare, professore associato presso il Dipartimento di Chimica e Biologia Chimica della School of Arts and Sciences di Rutgers-New Brunswick. "Il nostro team ha sviluppato un framework per l'ingegneria delle proteine ​​esistenti in forme frattali".

In natura, elementi costitutivi come le molecole proteiche sono assemblati in strutture più grandi per scopi specifici. Un classico esempio è il collagene, che forma il tessuto connettivo nel nostro corpo ed è forte e flessibile a causa di come è organizzato. Piccole molecole proteiche si assemblano per formare strutture che vengono ridimensionate e possono essere lunghe quanto i tendini. Anche gli assemblaggi di proteine ​​naturali sono dinamici, formarsi e dissolversi in risposta a stimoli.

Il team di ricerca ha sviluppato una tecnica per assemblare le proteine ​​in frattali, o geometrico, forme che si ripetono più e più volte. Gli esempi includono alberi, foglie e ananas. Il team ha utilizzato un software di ingegneria proteica per progettare proteine ​​che si legano tra loro, così formano un frattale, forma ad albero in risposta a uno stimolo biologico, come in una cella, tessuto o organismo. Possono anche manipolare le dimensioni delle forme, così assomigliano ai fiori, alberi o fiocchi di neve, che vengono visualizzati utilizzando speciali tecniche di microscopia.

Queste tecniche potrebbero portare a nuove tecnologie come un filtro per il biorisanamento, che utilizza molecole biologiche per rimuovere gli erbicidi dall'acqua contaminata, o matrici sintetiche per aiutare a studiare le malattie umane o aiutare l'ingegneria dei tessuti per ripristinare, migliorare o preservare i tessuti o gli organi danneggiati.

I prossimi passi sono sviluppare ulteriormente la tecnologia ed espandere la gamma di proteine ​​che formano forme frattali e utilizzano stimoli diversi, come sostanze chimiche e luce. Gli scienziati vogliono anche studiare in modo più dettagliato come si formano le forme frattali, in modo da poter ottenere un maggiore controllo sul processo e sulle forme e dimensioni dei biomateriali di design.