La ricerca sull’autoassemblaggio biomolecolare aiuta a rivelare la funzione cellulare e la patogenesi delle malattie e fornisce anche un mezzo efficace per costruire sistemi di materiali ecologici verdi con funzioni uniche. Recentemente, un team guidato dal Prof. Yan Xuehai dell'Istituto di ingegneria di processo (IPE) dell'Accademia cinese delle scienze è stato invitato a riassumere i suoi progressi nell'autoassemblaggio dei peptidi (PSA) e nei meccanismi di processo multiscala.
Lo studio, pubblicato su Accounts of Chemical Research , include la scoperta di strutture disordinate simili a goccioline, la rivelazione di un nuovo meccanismo per la desolvatazione multifase del PSA mediata dalla separazione di fase liquido-liquido (LLPS), lo sviluppo di nuovi materiali di vetro solidi con disordine a lungo raggio e il proposte di direzioni chiave per la progettazione e lo sviluppo di materiali peptidici di prossima generazione.
L'autoassemblaggio biomolecolare in natura genera funzioni biologiche uniche come il riconoscimento molecolare e la trasduzione del segnale attraverso strutture supramolecolari ordinate e disordinate. Rispetto alle strutture ordinate, le strutture disordinate esistono solitamente sotto forma di stati metastabili termodinamici, difficili da osservare a causa della loro esistenza di breve durata.
Con ricerche approfondite, i ricercatori hanno gradualmente scoperto alcune strutture disordinate come goccioline condensate o vetro. Tuttavia, come controllare con precisione il processo di autoassemblaggio, in particolare per garantire la stabilità e l'integrità delle strutture disordinate, rimane una delle principali sfide nel campo del PSA.
I ricercatori dell'IPE hanno lavorato alla ricerca sull'autoassemblaggio biomolecolare, sui meccanismi di processo multiscala e sulle applicazioni biomediche. Sulla base dei lavori precedenti, hanno sviluppato nuovi metodi per regolare il processo PSA per la costruzione di strutture ordinate e le loro applicazioni funzionali.
Concentrandosi sulle strutture disordinate simili a goccioline che si verificano transitoriamente, hanno rivelato che il processo PSA è un processo di desolvatazione in più fasi mediato da LLPS, così come la modulazione delle goccioline metastabili per ottenere strutture ordinate con morfologie e funzioni diverse.
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto strutture di vetro solido disordinate a lungo raggio e i vantaggi prestazionali della degradabilità e della lavorabilità, che offrono nuove opportunità per lo sviluppo di nuovi dispositivi impiantabili e sistemi di somministrazione di farmaci.
Le strutture disordinate autoassemblate dai peptidi devono ancora essere esplorate, ad esempio utilizzando la simulazione al computer per prevedere strutture disordinate e utilizzando tecniche di imaging e tracciamento in situ per rivelare le proprietà delle strutture disordinate. La ricerca e lo sviluppo continui del PSA da ordinato a disordinato forniscono indicazioni per la regolazione precisa delle strutture disordinate e delle applicazioni funzionali.
Lo studio degli aminoacidi e dei peptidi che formano coacervati mediante LLPS fornisce un metodo per lo sviluppo di cellule primitive biomimetiche, che ci aiuta a comprendere il processo di evoluzione biologica e la patogenesi di alcune malattie. E si prevede che le strutture di vetro disordinate saranno ampiamente utilizzate in campi biomedici come la somministrazione di farmaci e dispositivi processabili come dispositivi indossabili grazie alla loro buona biodegradabilità, lavorabilità e rispetto dell'ambiente.
Ulteriori informazioni: Rui Chang et al, Autoassemblaggio dei peptidi:dall'ordinato al disordinato, Conti della ricerca chimica (2024). DOI:10.1021/acs.accounts.3c00592
Informazioni sul giornale: Conti della ricerca chimica
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
