Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. а) Коллаген до минерализации. b) Коллаген после 24-часовой минерализации. c) Коллаген после 48-часовой минерализации. d) Распределение электронной плотности для коллагена до минерализации. e) Распределение электронной плотности для коллагена после 24-часовой минерализации. f) Распределение электронной плотности для коллагена после 48-часовой минерализации.
Рисунок 2. a) Распределение массовой плотности в фибриллах. b) Электростатическая энергия вдоль микрофибриллы. Синяя область на графике соответствует участку микрофибриллы с наименьшей электростатической энергией, через который проникают кристаллы ГАП. с) Дзета-потенциал минеральной фазы и других компонентов раствора.

Коллаген - всего лишь каркас!?

Ключевые слова:  биомиметика, биоминерализация, коллаген

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

28 октября 2010

Кость - это природный композит, состоящий из органической и неорганической составляющей. Важнейшими органическими составляющими костной ткани являются коллаген и протеогликаны. Эти белки образуют межклеточный матрикс, в котором выстраиваются апатитовые структуры. Однако процесс образования костной ткани, в котором принимают участие ряд белков, еще не до конца исследован. В частности, до сих пор не ясно, какое влияние оказывает коллаген на процесс биоминерализации. К настоящему времени исследователи сходятся во мнении, что на процесс биоминерализации в основном влияют неколлагеновые белки, а коллаген выполняет главным образом роль каркаса.

Чтобы подтвердить или опровергнуть выдвинутое предположение, международный коллектив ученых предложил исследовать процесс минерализации коллагена in vitro, заменив неколлагеновые белки на полиаспаргиновую кислоту (pAsp), известную как ингибитор кристаллизации гидроксиаппатита (ГАП). Для этого авторы статьи использовали фибриллярный коллаген I типа, выделенный из сухожилия лошади, который был помещен в минеральный раствор CaCl2, K2HPO4 и pAsp. Спустя 72 часа методом криогенной электронной томографии были обнаружены тарельчатые кристаллы внутри фибриллы коллагена, подобно тем, которые образуются в фибриллах коллагена в костных тканях живых существ.

Чтобы проанализировать механизм образования кристаллов ГАП внутри фибрилл коллагена исследователи проанализировали фибриллы после 24, 48 и 72 часов, применяя контрастирование уранилацетатом, который присоединяется как к положительно, так и к отрицательно заряженным аминокислотам коллагена, что приводит к локальному увеличению массовой плотности. Спустя 24 часа после помещения фибрилл в минеральный раствор, частицы ГАП были обнаружены снаружи фибриллы и входящие в нее (рис.1). Стоит отметить, что точки входа кристаллов в фибриллу далеко не произвольны, а продиктованы электростатическим взаимодействием отрицательно заряженного комплекса, состоящего из аморфного фосфата кальция (АФК) и pAsp, и положительно заряженных участков фибриллы, соответствующих участку "разрыва" (рис.2).

Для нахождения центров образования кристаллитов ГАП внутри фибриллы pAsp не подходит, поскольку комплекс, состоящий из АФК и pAsp, может проникать внутрь фибриллы, и тогда нельзя однозначно ответить на вопрос, что именно является центром образования кристаллитов - заряженные аминокислоты коллагена или упомянутый выше комплекс. Поэтому авторы статьи использовали фетуин - еще один ингибитор кристаллизации ГАП, который из-за своего большого размера не может проникнуть внутрь фибриллы и, следовательно, образуемый им комплекс с АФК не может выступать в качестве центра образования ГАП. В присутствии этого белка в минеральном растворе внутри фибрилл также наблюдается рост кристаллов ГАП, чья морфология и ориентация схожа с той, которая была обнаружена при применении pAsp. Таким образом авторы статьи доказали, что коллаген не только выполняет роль каркаса при образовании костной ткани, но и "управляет" этим процессом.


Источник: Nature Materials



Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 29 октября 2010 14:20 
проанализировать механизм образования кристаллов ГАП внутри фибрилл коллагена- интересно и посмотреть как идет этот процесс: "Bone formation" на GIZMAG

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Планетарный разлом
Планетарный разлом

IX Международная конференция «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества»
3-7 октября 2022 г. состоится IX Международная конференция "Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества" имени чл.-корр. РАН Бурханова Г.С., которая является международным научным форумом, охватывающим: фундаментальные основы разработки материалов функционального назначения, в том числе металлических, особо чистых, керамических, полимерных и композиционных; технологические основы создания наноматериалов; проблемы анализа, аттестации функциональных наноматериалов и их применение.

XIX Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов»
XIX Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов» пройдет 18 - 21 октября 2022 года в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН), г. Москва, в очно-дистанционном формате.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Флуоресцентный шёлк можно получить,подкармливая шелковичных червей углеродными точками. Вопрос выживания кота Шрёдингера. Решение фундаментального вопроса об основном состоянии нитрида бора. Обнаружен новый источник затухания спиновых волн в пленках ферритов гранатов.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.