Dentista que lidera estudo sobre pérolas poderia produzir materiais resistentes à fratura
NOVA IORQUE, EUA: A beleza da pérola tem cativado as pessoas por gerações. Embora seja mais conhecida por seu valor e status de moda, uma equipe de cirurgiões-dentistas da Faculdade de Odontologia da Universidade de Nova Iorque (NYU) já descobriu que, embaixo de sua superfície iridescente, encontra-se uma estrutura resistente. Cerca de 1.000 vezes mais resistente do que o carbonato de cálcio puro, a pérola é um dos mais robustos e leve materiais encontrados em um organismo vivo.
Um subproduto de um mecanismo de defesa da ostra, a pérola é formada em resposta à lesão ao manto tecido por um irritante – como um parasita ou grão de areia. As células destacadas caem no tecido interior, onde elas se multiplicam e formam uma estrutura ensacada fechada para lacrar os danos remanescentes. Esta cavidade é então preenchida com proteínas da matriz, seguida por minerais e, eventualmente, a pérola é criada.
Enquanto sabe-se que este produto deslumbrante da natureza é feito de 95% de carbonato de cálcio e 5% de matriz orgânica, o papel das proteínas modulando a sua organização tem sido, até recentemente, pouco claro. Segundo os pesquisadores, esse conhecimento pode avançar a compreensão dos mecanismos moleculares subjacentes a formação da pérola e, dessa forma, também ajudar no desenvolvimento de materiais resistentes à fratura. Estes podem ter uma variedade de aplicações, inclusive na fabricação de implantes dentários melhorados, no setor aeroespacial e na transmissão de energia.
Falando a Dental Tribune International, Dr. Gaurav Jain, um pós-doutorado associado a NYU Dentistry e principal autor do estudo, disse: “Nosso laboratório está interessado em compreender as propriedades de resistência a fratura e têmpera da camada de nácar da pérola da ostra. Para este efeito, temos trabalhado com um conjunto completo de proteínas específicas de nácar que nucleia e organiza a deposição de cristais de minerais dentro do nácar. Estas proteínas se incorporam dentro dos cristais e criam nanoporosidades, fazendo o cristal resultante mais leve e resistente à fratura. Nosso objetivo é usar a abordagem de baixo para cima e estudar estas proteínas como modelo de novos princípios de design para materiais compostos odontológicos duráveis e materiais de reparo ósseo irão surgir”.
O processo de formação da Pinctada fucata, a ostra de pérola japonesa utilizada na cultura de pérolas, é mediada por um 12 membros da família de proteínas conhecidas como manto pinctada fucata gene, ou PFMG. PFMG1 e PFMG2 são parte deste PFMG proteoma, que forma a pérola e participam na formação e reparação da concha. Utilizando as versões recombinantes de PFGM1 e PFMG2, os pesquisadores utilizaram diversas técnicas de caracterização para estudar o comportamento de proteínas e cristais sob diversas condições, simulando a água do oceano.
Eles descobriram que PFMG1 e PFMG2 combinam-se para formar um hidrogel, dentro do qual cada proteína desempenha um papel específico. PFMG2 determina o tamanho dos conjuntos de hidrogel e regula a estrutura interna dos filmes de proteína, enquanto PFMG1 melhora a estabilidade de pequenos aglomerados iônicos que combinam para formar as camadas de carbonato de cálcio da pérola.
O estudo intitulado “Priorização funcional e fenômeno de regulamento de hidrogel criados por uma associação combinada de duas proteínas biomineralizadas sistema modelo da pérola.