Efeito de microondas linearmente polarizadas na nanomorfologia da mineralização de carbonato de cálcio utilizando peptídeos

Jul 07, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12027 (2023) Citar este artigo

501 Acessos

1 Altmétrico

Detalhes das métricas

As microondas são usadas para diversas aplicações, como telefones celulares, fornos e dispositivos terapêuticos. No entanto, existem poucos relatos sobre os efeitos das microondas em outras doenças além do câncer e em processos fisiológicos. Aqui, focamos na mineralização de CaCO3 como modelo de biomineralização e tentamos elucidar o efeito das microondas na mineralização de CaCO3 usando peptídeos. Realizamos medições de AFM, potencial ζ, HPLC, ICP-AES e permissividade relativa. Nossas descobertas mostram que as microondas alteram a nanomorfologia do precipitado de CaCO3, de partículas semelhantes a esferas a estruturas semelhantes a cordas. Além disso, as microondas têm pouco efeito na mineralização quando a capacidade de mineralização de um peptídeo é alta, mas um grande efeito quando a capacidade de precipitação é baixa. Nossas descobertas podem ser aplicáveis ​​não apenas ao tratamento de dentes e ossos, mas também ao desenvolvimento de nanobiomateriais orgânicos-inorgânicos. Esta metodologia pode ser expandida para outras reações moleculares/atômicas sob várias condições de microondas para alterar os parâmetros de atividade da reação.

Microondas (MWs) são usadas para diversas aplicações, como telefones celulares, fornos MW e dispositivos de terapia MW. No entanto, os MW gerados por estes dispositivos estão sujeitos a regulamentações internacionais devido à preocupação quanto aos seus efeitos no corpo humano. Por exemplo, existem vários relatos de que pessoas expostas a MW durante um longo período têm uma elevada prevalência de cancro1, e aquelas que utilizam extensivamente telemóveis têm uma elevada prevalência de tumores cerebrais2. Por outro lado, um relatório que resume 219 trabalhos de investigação epidemiológica sobre os efeitos dos tumores cerebrais em jovens não mostrou um aumento na morbilidade devido à exposição aos MW resultante da utilização de telemóveis3. Os MW têm alta biopermeabilidade e capacidade de aquecimento e, portanto, são utilizados para produtos de aquecimento ortopédicos e tratamento de câncer de fígado4. Os MWs também são utilizados na síntese de materiais orgânicos5,6,7,8, materiais inorgânicos9,10,11,12 e peptídeos13,14. No entanto, no campo das ciências da vida, existem poucos relatórios de investigação sobre os efeitos dos MW em outras doenças além do cancro, ou na fisiologia. As doenças e a fisiologia afetam as respostas das células devido a interações complexas de biomoléculas, como proteínas e peptídeos. Portanto, o comportamento de várias moléculas sob irradiação com MW requer uma análise detalhada para elucidar os efeitos dos MW sobre doenças e funções biológicas. Neste estudo, focamos na mineralização do carbonato de cálcio (CaCO3) como um modelo de reação biológica15,16,17,18,19,20,21,22,23, o processo pelo qual os exoesqueletos de crustáceos, dentes e ossos são formados . A biomineralização é a precipitação de substâncias inorgânicas por biomoléculas como proteínas e peptídeos24. Anteriormente, nos concentramos na precipitação de CaCO3 usando peptídeos e tentamos elucidar aspectos do mecanismo subjacente à biomineralização, modificando o terminal N na sequência central dos peptídeos precipitantes de carbonato de cálcio (CaCO3) (sequência CAP-1, uma parte do exoesqueleto do lagostim) . . Investigar o efeito dos MWs na biomineralização do CaCO3 usando peptídeos ajudaria a elucidar o comportamento de moléculas orgânicas e inorgânicas, fornecendo pistas sobre o efeito dos MWs nos processos biológicos. Preparamos um transmissor semicondutor (Minato Medical Science Co., Ltd.) para gerar MWs linearmente polarizados (direcionais) e analisamos a correlação entre o watt de saída de MW e a morfologia, potencial ζ, precipitação, consumo de peptídeos, etc., na mineralização usando peptídeos . Esses experimentos fornecerão uma compreensão mais detalhada da relação entre os parâmetros de MW e os parâmetros de biomineralização, que serão aplicáveis ​​não apenas ao tratamento de dentes e ossos, mas também ao desenvolvimento de nanomateriais inorgânicos. Além disso, este estudo fornece insights sobre os efeitos dos MWs em outras moléculas, e esses efeitos podem ser controlados alterando os parâmetros de MW, como polarização de irradiação e watts de saída.