Влияние линейно поляризованного микроволн на наноморфологию минерализации карбоната кальция с использованием пептидов

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12027 (2023) Цитировать эту статью

496 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Микроволновые печи используются в различных приложениях, таких как мобильные телефоны, духовки и терапевтические устройства. Однако имеется мало сообщений о влиянии микроволн на другие заболевания, кроме рака, и на физиологические процессы. Здесь мы сосредоточились на минерализации CaCO3 как модели биоминерализации и попытались выяснить влияние микроволн на минерализацию CaCO3 с помощью пептидов. Мы провели измерения АСМ, ζ-потенциала, ВЭЖХ, ИСП-АЭС и относительной диэлектрической проницаемости. Наши результаты показывают, что микроволны изменяют наноморфологию осадка CaCO3: от сфероподобных частиц до струнообразных структур. Более того, микроволны мало влияют на минерализацию, когда способность пептида к минерализации высока, но оказывают большое влияние, когда способность к осаждению низкая. Наши результаты могут быть применимы не только к лечению зубов и костей, но и к разработке органо-неорганических нанобиоматериалов. Эту методологию можно распространить на другие молекулярные/атомные реакции в различных микроволновых условиях, чтобы изменить параметры активности реакции.

Микроволновые печи (МВт) используются в различных приложениях, таких как мобильные телефоны, микроволновые печи и устройства для микроволновой терапии. Однако МВ, генерируемые этими устройствами, подпадают под действие международных правил из-за опасений по поводу их воздействия на организм человека. Например, есть несколько сообщений о том, что люди, подвергающиеся воздействию МВ в течение длительного периода, имеют высокую распространенность рака1, а те, кто активно пользуется мобильными телефонами, имеют высокую распространенность опухолей головного мозга2. С другой стороны, отчет, обобщающий 219 эпидемиологических исследовательских работ о последствиях опухолей головного мозга у молодых людей, не выявил увеличения заболеваемости из-за воздействия МВ в результате использования мобильных телефонов3. МВ обладают высокой биопроницаемостью и теплоемкостью и поэтому используются для изготовления ортопедических согревающих изделий и лечения рака печени4. МВ также используются в синтезе органических материалов5,6,7,8, неорганических материалов9,10,11,12 и пептидов13,14. Однако в области наук о жизни имеется мало исследовательских отчетов о влиянии МВ на другие заболевания, кроме рака, или на физиологию. Болезни и физиология влияют на реакцию клеток из-за сложных взаимодействий биомолекул, таких как белки и пептиды. Поэтому поведение различных молекул под воздействием МВ-облучения требует детального анализа для выяснения влияния МВ на заболевания и биологические функции. В этом исследовании мы сосредоточились на минерализации карбоната кальция (CaCO3) как на модельной биологической реакции15,16,17,18,19,20,21,22,23, процессе, посредством которого формируются экзоскелеты ракообразных, зубы и кости. . Биоминерализация – это осаждение неорганических веществ биомолекулами, такими как белки и пептиды24. Ранее мы сосредоточились на осаждении CaCO3 с использованием пептидов и попытались выяснить аспекты механизма, лежащего в основе биоминерализации, путем модификации N-конца в основной последовательности пептидов, преципитирующих карбонат кальция (CaCO3) (последовательность CAP-1, часть экзоскелета раков)15 . Исследование влияния МВ на биоминерализацию CaCO3 с использованием пептидов поможет выяснить поведение как органических, так и неорганических молекул, предоставив информацию о влиянии МВ на биологические процессы. Мы подготовили полупроводниковый передатчик (Minato Medical Science Co., Ltd.) для генерации линейно поляризованных (направленных) МВ и проанализировали корреляцию между выходной мощностью МВт и морфологией, ζ-потенциалом, осаждением, потреблением пептидов и т. д. при минерализации с использованием пептидов. . Эти эксперименты дадут более детальное понимание взаимосвязи между параметрами МВ и параметрами биоминерализации, что будет применимо не только для лечения зубов и костей, но и для разработки неорганических наноматериалов. Кроме того, это исследование дает представление о влиянии МВ на другие молекулы, и этими эффектами можно управлять, изменяя параметры МВ, такие как поляризация излучения и выходная мощность.