PEPTIDES MET LANGE STAART VORMEN GOEDE IMITATIE VAN BOT

Materiaaldeskundigen van de Northwestern Universteit in Illinois zijn erin geslaagd een materiaal te maken dat de nanostructuur van botten bijzonder goed nabootst. Dat opent mogelijkheden voor het ontwikkelen van een volledig synthetisch botmateriaal (Science, 23 nov). Samuel Stupp en zijn studenten kwamen tot hun ontdekking door goed te kijken hoe een natuurlijk bot groeit. Op de allerkleinste schaal bestaat botmateriaal uit dunne vezeltjes van collageen (het meest voorkomende eiwit in het menselijk lichaam) waarop zich een calciummineraal afzet. Het onderliggende eiwit zorgt ervoor dat de kristallen van dit hydroxyapatiet allemaal netjes dezelfde kant op komen te liggen. Daardoor zijn botten zo taai en stijf. Collageen vormt uit zichzelf vezeltjes, die aan de buitenkant precies de juiste verdeling van negatieve lading hebben om de calciumionen uit de oplossing aan te trekken.

Om die eigenschappen in één organisch molecuul te kunnen verenigen gingen de onderzoekers uit van een peptide (een klein eiwit) waaraan ze een lange waterafstotende staart vastzetten. Het idee daarachter is simpel. In een oplossing van die moleculen in water vertonen alle staarten de neiging dicht bij elkaar te kruipen, waardoor de negatief geladen eiwitkoppen automatisch naar buiten komen te staan. Op deze manier kunnen allerlei grotere structuren worden gevormd, waaronder lange vezels met een dikte van een paar nanometer. Door de samenstelling van het peptide zorgvuldig te kiezen konden ze de vezeltjes voldoende sterkte geven en wisten ze bovendien precies de juiste geladen groepen aan het oppervlak krijgen om de groei van mineralen mogelijk te maken.

De synthetische nanovezels vormen een gel die gebruikt kan worden als lijm bij botbreuken of kan dienen als frame waarop andere weefsels kunnen regenereren. Natuurlijke botcellen hechten zich makkelijk aan de chemische structuur, waardoor breuken sneller helen.

    • Rob van den Berg