MODELLAZIONE MOLECOLARE DELL’ADSORBIMENTO DI PROTEINE SU POLIMORFI DI TiO2

L’adsorbimento di proteine su superfici di biomateriali è il primo evento che ha luogo quando un biomateriale impiantato nel corpo umano entra in contatto con l’ambiente biologico. Usando metodi di Meccanica e Dinamica Molecolare si è dapprima studiato l’adsorbimento di frammenti di albumina, la proteina più abbondante nel sangue, e di fibronectina, proteina della matrice extracellulare che media l’adesione cellulare, su superfici di forme allotrope del carbonio, con interessanti riscontri con dati sperimentali. Utilizzando lo stesso protocollo di simulazioni si è poi compiuto lo stesso studio su rutilo, anatasio e brookite, polimorfi di TiO2 a diversa topografia superficiale. Ne è risultato 1) un maggior spreading superficiale da parte del frammento di albumina, proteina “soft”, con ottimizzazione sia dell’interazione col substrato sia fra parti di backbone in disposizione parallela; 2) si è calcolata una minore energia di interazione sulla superficie di brookite per entrambe le proteine considerate; 3) si è calcolata una maggiore interazione con le superfici di rutilo e di anatasio da parte della fibronectina, in accordo con dati sperimentali; 4) l’energia di interazione normalizzata per il numero di amminoacidi a contatto con la superficie studiata è risultata maggiore sulla superficie di anatasio per il frammento di albumina, su quella del rutilo. La descrizione atomistica con dati quali energia di interazione, spreading e mobilità superficiale può aiutare la progettazione di superfici che ottimizzino la passivazione superficiale oppure l’adesione di proteine, così che queste ultime possano mantenere la loro struttura terziaria e quindi la loro specifica funzionalità anche dopo adsorbimento.