Le fibre proteiche si trovano praticamente ovunque in natura, anche in seta di ragno, Di legno, gli spazi tra le cellule dei tessuti, nei tendini, o come sigillante naturale per piccole ferite. Queste nanofibre proteiche hanno proprietà eccezionali come elevata stabilità, biodegradabilità, ed effetti antibatterici. Creare artificialmente queste fibre non è facile, tanto meno assegnando loro funzioni specifiche. Questi problemi sono discussi dagli scienziati dei materiali dell'Università Friedrich Schiller di Jena (Germania) nell'ultimo numero di ACS Nano .

"Le fibre proteiche sono costituite da diverse macromolecole proteiche naturali, " spiega il Prof. Dr. Klaus D. Jandt dell'Otto Schott Institute of Materials Research dell'Università di Jena. "La natura costruisce questi nanomateriali mediante processi di autoassemblaggio". È abbastanza difficile replicare le fibre naturali in condizioni di laboratorio. Il prof. Jandt e il suo team hanno, negli ultimi anni, ha creato nanofibre proteiche dalle proteine ​​naturali fibrinogeno e fibronectina e ne ha controllato le dimensioni e la struttura lineare o ramificata.

I ricercatori del gruppo del Prof. Jandt hanno poi mirato a predefinire proprietà specifiche delle nanofibre proteiche per un uso successivo come componenti nei biosensori, particelle di somministrazione di farmaci, sonde ottiche o cementi ossei. Per fare questo, hanno cercato di combinare due proteine ​​in una nanofibra proteica autoassemblante per creare nuove proprietà. Hanno usato con successo la proteina albumina, responsabile della pressione osmotica nel sangue, ed emoglobina, la proteina del pigmento rosso del sangue che facilita il trasporto di ossigeno nel sangue. Gli scienziati hanno sciolto entrambe queste proteine ​​in etanolo e poi le hanno riscaldate a 65 °C. In diverse fasi intermedie, ciò ha portato alla formazione apparentemente autonoma di nuove nanofibre proteiche ibride contenenti per la prima volta entrambe le proteine. Ciò comporta una cosiddetta "stretta di mano" tra le due proteine, il che significa che sezioni simili di entrambi si combinano per formare una fibra.

"Dimostrare che queste nuove nanofibre proteiche ibride contengono entrambe le proteine ​​non è stato facile, poiché le nuove fibre sono così minuscole che quasi nessun metodo di microscopia è in grado di vedere i dettagli in esse, "dice Klaus Jandt.

Il prof. Dr. Volker Deckert e il suo team hanno trovato segnali ottici nelle nuove nanofibre ibride tipiche dell'albumina e dell'emoglobina utilizzando la spettroscopia Raman potenziata con la punta (TERS). "L'estrema sensibilità del metodo ci ha permesso di identificare le diverse proteine ​​anche senza marcatori speciali, e ha anche permesso la loro classificazione univoca in stretta collaborazione con i colleghi del Prof. Jandt, " afferma il prof. Deckert del Leibniz-IPHT di Jena.

Le fibre innovative possono essere utilizzate per la costruzione mirata di nuovi, strutture più grandi con proprietà desiderate che prima erano irraggiungibili. Le reti delle nuove nanofibre potrebbero essere utilizzate come nuovo materiale per rigenerare ossa e cartilagine in futuro, Per esempio. Il prof. Jandt dice, "Questo ha aperto le porte a una generazione completamente nuova di materiali funzionali per l'ingegneria medica, nanoelettronica, sensoriale, o ottica, il tutto a base di sostanze naturali e principi costruttivi. Questi principi biomimetici avranno un effetto decisivo sui materiali del futuro." Gli scienziati di Jena sono fiduciosi che questo nuovo approccio di auto-organizzazione possa essere trasferito con successo anche ad altre proteine ​​purché presentino sequenze di amminoacidi identiche in parti.