Monocamadas de Langmuir como modelos de vesículas de matriz e seu papel na biomineralização óssea

• Processo: 23/01756-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Vigência (Início): 01 de março de 2023
• Vigência (Término): 31 de outubro de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Pietro Ciancaglini
• Beneficiário: João Paulo Martins Machado
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 19/08568-2 - Investigação do papel de vesículas extracelulares (VEs) na iniciação, propagação, regeneração e modelação da mineralização biológica, AP.TEM
• Assunto(s): Mineralização Proteínas Vitronectina Monocamadas de Langmuir Biomineralização Osso e ossos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Interface lipidica | Mineralização | monocamadas Langmuir | Proteinas | Vesiculas da matriz | Vitronectina | Química de Macromoléculas

Resumo

Vesículas de matriz (VM) são associadas ao processo de mineralização óssea por serem ambiente confinado propício para aumento de supersaturação iônica, levando à precipitação dos primeiros cristais de hidroxiapatita (HAp). Esse processo rebuscado é originado a partir de reações bioquímicas desencadeadas por enzimas específicas e culmina na construção de uma matriz híbrida altamente hierárquica. A parte orgânica desta matriz é composta por fibrilas de colágeno, responsáveis pela propagação do crescimento dos HAp. Apesar de atualmente entendermos o papel das VM na origem da fase mineral do tecido ósseo e compreendermos as interações HAp-colágeno que definem a estrutura do tecido ósseo, pouco se sabe sobre a relação entre as VM e a propagação da mineralização pelas fibrilas de colágeno. Nesse projeto de doutorado direto utilizaremos modelos miméticos de membrana para simular a estrutura do complexo lipídeo-mineral e investigar sua habilidade em propagar a biomineralização utilizando-se fibrilas de colágeno. Os modelos serão compostos por monocamadas de Langmuir contendo lipídeos presentes em maiores quantidades nas VM (fosfatidilserina, colesterol, esfingomielina) e proteínas osteogênicas (Anexinas, colágeno, fosfatase alcalina). Estudos da mineralização em monocamadas nos poderão ainda fornecer informações a respeito da evolução do complexo lipídeo-mineral em função do tempo de reação de precipitação. Serão relacionadas propriedades da matriz orgânica (composição, estrutura), tempo de indução para precipitação e a fase mineral formada, após diferentes tempos de reação em fluído corpóreo simulado. Utilizando-se essas monocamadas molecularmente organizadas pretendemos investigar quais propriedades das matrizes lipoproteicas levam à precipitação de HAp. Dados de termodinâmica de misturas (energia livre e área de excesso) correlacionados dados cinéticos de atividade enzimática nas monocamadas poderão ser acessados, fornecendo parâmetros físico-químicos importantes. Os resultados convergem à uma visão ampliada da biomineralização óssea. A transferência dessas monocamadas a suportes sólidos resultando em filmes Langmuir-Blodgett permitirá também avanço metodológico para o desenvolvimento de recobrimentos bioativos para superfícies metálicas, que tem sido o foco do nosso grupo. (AU)