تحتوي مستحضرات التجميل الحديثة والغرسات الطبية على العديد من المواد غير العضوية. تهدف الدراسات التي أجراها باحثون من جامعة جنوب الأورال الحكومية إلى فهم كيفية تفاعل جزيئات الجسم الحيوية مع الجزيئات الجديدة ، الأجنبية والغير عضوية. قد تكون الدراسة التي أجراها فريق الباحثون في جامعة جنوب الأورال الحكومية الخاص بتقنية النانو والتي تم نشرها في المجلة العلمية رفيعة المستوى (Q1) Langmuir مفيدة للطب العالمي ، وعلم التجميل ، وزراعة الأعضاء.
سر الجزيئات الحيوية
جسم الإنسان هو مثال واضح على التفاعل العضوي وغير العضوي. البروتين (مادة عضوية) ، يفرز في جسم الإنسان ، قادر على تكوين معدن ، فوسفات الكالسيوم ، الذي تتشكل منه جميع العظام البشرية والأسنان (الجزء الطبيعي غير العضوي من الجسم). ومع ذلك ، فإن آلية تشكيل الأجزاء غير العضوية لم يتم الكشف عنها بعد. لقد حدد علماء مركز البحوث والتعليم "النانوتكنولوجيات" التابع لـجامعة جنوب الأورال هدفًا لأنفسهم مهمة تكرار عمليات نمو الأجزاء غير العضوية من كائن حي في الظروف المختبرية مثال على ذالك البروتينات الحيوية الطبيعية.
سيساعد هذا العلماء والباحثين في مجال الطب في جميع أنحاء العالم على فهم كيفية تفاعل المواد العضوية وغير العضوية ، مما يعني أنها ستدعم الاختراقات العلمية المستقبلية في الطب ، والتجميل ، وزراعة الأعضاء. قبل ذلك ، تم استخدام أساليب النمذجة النظرية في المقام الأول ، في حين كانت التجارب المعملية نادرة.
"بدأ هذا العمل في عام 2014م كجزء من المنحة المقدمة من المؤسسة الروسية للأبحاث الأساسية. كانت المهمة الأولى التي وضعناها لأنفسنا هي فهم كيفية تفاعل الجزيئات الكبيرة (البروتينات) في هذه المرحلة المعدنية. قبل الجمع بين معادن الجريزوفولفين ، يجب أن تتلامس البروتينات مع المعادن ، وتحدث بشكل مجازي - كانها تأخذ بيدها قبل الاندماج في بنية عظمية كبيرة. في يناير 2019م تم نشر مقالتنا ، والتي تم تخصيصها لكيفية حدوث التفاعلات بين الجزيئات الحيوية للبروتين والأجزاء المعدنية (البلورات غير العضوية) بطريقة بسيطة ، " يقول أوليغ بولشاكوف ، رئيس المشروع و الباحث في تقنية النانو.
تمثلت المشكلة الرئيسية في صعوبة عزل بروتينات التمعدن وهي في شكلها النقي.
"لم يكن لدينا البروتينات ، لكونها غير متوفرة. لذلك ، قررنا أن نجري التفاعل ليس مع البروتين نفسه ، وإنما مع مكوناته (الأحماض الأمينية). بمعرفة كيفية تسلسل تفاعل الحمض الأميني مع البروتين ، يمكننا صياغة فرضية حول كيفية تفاعل تركيبة معقدة من الأحماض الأمينية مع الميكروكالات غير العضوية. تم تكريس مقالتنا عن التفاعل مع الأحماض الأمينية. "
دراسة الأحماض الأمينية في المختبر
لتنفيذ مجموعة من الأعمال المتعلقة بالتعدين الأحيائي ، تم اختيار تركيبة صديقة للبيئة من مادة غير عضوية ، وهي جسيمات ثاني أكسيد التيتانيوم ، حيث أن هذا هو أحد مجالات البحث الرئيسية في مركز البحث العلمي لتقنية النانو في جامعة جنوب الأورال.
"إن نتائج الاستنتاجات من قياساتنا العملية تكمل إلى حد كبير ما سبق ذكره من وجهات آراءنا النظرية. على سبيل المثال ، تم التأكيد على افتراض سابق مقترحًا أن الأحماض المسماة بالسلالات المشحونة سالبًا (أو الأحماض الأمينية الحمضية) تتفاعل بشكل ضعيف مع الجسيمات النانوية مقارنة بالأحماض الأمينية الأساسية. لقد كان فريقنا أول فريق يوضح مدى ضعف تفاعلهم "، يوضح قائلا أوليغ إيغوريفيتش.
شارك باحثو جامعة جنوب الأورال الحكومية أبحاثهم في جميع مرافق ومراكز أبحاث وتعليم تكنولوجيا النانو ، بدءا من المختبر التجميعي ، حيث تم تشكيل جسيمات متناهية الصغر من أعلى التبلور بفضل طالب الدراسات العليا(الدكتوراة) رومان موروزوف. تم تمييز هذه الجسيمات النانوية على جميع أنواع الفحص المجهري: المجهر الإلكتروني والمسح الضوئي ، التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء ، التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية.
تحليل الكمبيوتر للنتائج
تم تخصيص جزء كبير من البحث للنمذجة النظرية للنتائج. فلاديمير بوتيومكين ، رئيس مختبر محاكاة الأدوية بمساعدة الحاسوب في جامعة جنوب الأورال ، هو أخصائي معترف به في هذا المجال ، وهو مطور لطريقته الخاصة في النمذجة النظرية. أظهرت حساباته أن المجموعة الأمينية على وجه الخصوص هي التي توفر التصاق الجزيئات البيولوجية بالجزئيات النانوية ، أي مع الميكروكالات غير العضوية.
تعتبر الدراسات التي أجراها باحثو جامعة جنوب الأورال الحكومية مهمة للغاية. على سبيل المثال أكسيد التيتانيوم ، يستخدم في عدد كبير من الصبغات في مستحضرات التجميل والزرعات الطبية. إن الأسس النظرية والعملية التي وضعها الباحثون لدينا ستجعل من الممكن فهم كيفية تفاعل الجزيئات البيولوجية مع هذه المقدمات الخارجية وتحديد أي تفاعل سيوفر أفضل صلة. يخطط الباحثون لمواصلة سلسلة دراساتهم حول التمعدن الحيوي.