Ett tvärvetenskapligt forskarlag vid Lehigh University har avslöjat hur funktionella biomaterial förlitar sig på ett gränssnittsproteinlager för att överföra signaler till levande celler angående deras vidhäftning, spridning och övergripande utveckling.

Enligt en artikel som publicerades idag i Vetenskapliga rapporter , egenskaperna och egenskaperna i nanoskala hos ett underliggande substrat påverkar inte det biologiska svaret hos celler direkt. Dock, dessa egenskaper påverkar indirekt cellbeteende genom deras kontroll över adsorberade proteiner.

I artikeln, "Nanostruktur av bioaktivt glas påverkar bencellsvidhäftning via proteinomstrukturering vid adsorption, Lehigh-teamet visar att levande celler reagerar på gränsytskiktsegenskaper som uppstår som en konsekvens av strukturer i mikro- och nanoskala som konstruerats till ett substratmaterial. Dessa oändligt små strukturer har en enorm inverkan på proteinernas natur och hur de omstrukturera sig själva och interagera elektrostatiskt med materialet, vilket i sin tur påverkar det sätt på vilket celler fäster till substratet och utvecklas över tid.

"Det finns andra som har studerat gränssnittsproteinskiktet, " säger Himanshu Jain, den T.L. Diamond Distinguished Chair in Engineering and Applied Science och professor i materialvetenskap och teknik vid Lehigh, som också fungerar som chef för Lehigh's Institute for Functional Materials and Devices (I-FMD). "Men detta arbete visade direkt och otvetydigt för första gången hur vissa specifika nanoskala egenskaper hos substratet kan påverka den sekundära molekylära strukturen hos det proteinerade gränssnittet som i sin tur påverkar svaret från cellerna som är tusentals gånger större."

Matthias Falk, som leder denna forskning tillsammans med professor Jain, professor i cellbiologi vid Lehigh's College of Arts and Sciences. Teamet avrundas av två doktorander under handledning av Falk och Jain gemensamt - Dr. Tia Kowal, som erhöll Ph.D. i biologiska vetenskaper och är nu postdoktor vid Stanford Medicine, och huvudförfattare Dr. Ukrit Thamma, som tog sin doktorsexamen i materialvetenskap och teknik och nu är lektor vid King Mongkuts tekniska universitet i Bangkok, Thailand.

"Lehigh erkänns alltmer som en plats där tvärvetenskaplig teamvetenskap slår rot och blomstrar, " säger Jain. "Skapandet och uppdraget av Lehighs interdisciplinära forskningsinstitut är ett strategiskt uttryck för denna föreställning – och det här projektet är ett uttryck för den föreställningen i handling. Och den avgörande roll som våra elever spelar, med stöd från ett brett fakultetsteam, talar för sig själv."