نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی دریا، دانشکده علوم دریایی و اقیانوسی، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران.

2 مرکز تحقیقات بیولوژی سلولی و مولکولی، پژوهشکده سلامت ، دانشگاه علوم پزشکی ، بابل، ایران

چکیده

پروتئین کلاژن معدنی‌شده دارای مزایای زیستی متنوع، زیست‌سازگاری و زیست تجزیه‌پذیری مطلوبی هستند. در این پژوهش، فرآیند معدنی‌شدن پروتئین کلاژن نوع I استخراج شده از پولک ماهی سفید (Rutilus Frisii Kutum)، جهت معدنی شدن در مایع شبیه‌سازی شده بدن بررسی شد.. در طی زمان غوطه وری، بلورهای تری کلسیم فسفات در بین نانوفیبریل‌های کلاژن ترسیب شد. وجود کلاژن نوع I، شامل 3 رشته مارپیچ با انجام الکتروفورز SDS-PAGE تایید شد. از تکنیک طیف‌ سنجی تبدیل فوریه مادون ‌قرمز (FTIR) برای شناسایی نانوفیبریل‌های کلاژن استخراج‌شده و کلاژن معدنی شده استفاده شد. حضور 60% مواد معدنی در نانوکامپوزیت ASC معدنی‌شده با TGA اثبات شد. از DSC برای تعیین دمای دناتوره شدن ASC معدنی شده در دمای 5/147 درجه سلسیوس که بیانگر پایداری حرارتی بالاتر کلاژن معدنی‌شده است. تشکیل نانو ذرات تری‌کلسیم فسفات بر روی نانو‌فیبریل‌های کلاژن به صورت نامرتب و متراکم با تصاویر TEM، مشخص شد. پروتئین کلاژن معدنی شده می‌تواند در ساخت داربست‌های متخلخل برای مهندسی بافت، مواد ایمپلنت دندانی، تهیه تجهیزات پزشکی راهکاری نوین را ارائه دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

Al‐Munajjed, A. A., Plunkett, NA., Gleeson, J. P., Weber, T., Jungreuthmayer, C., Levingstone, T. and O'Brien, FJ. 2009. Development of a biomimetic collagen‐hydroxyapatite scaffold for bone tissue engineering using a SBF immersion technique. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. 90(2): 584-591.
Bandekar, J. 1992. Amide modes and protein conformation. Biochimica et Biophysica Acta-Protein Structure and Molecular Enzymology. 1120: 123-143.
Beck, K. and Brodsky, B. 1998. Supercoiled protein motifs: the collagen triple-helix and the α-helical coiled coil. Journal of Structural Biology. 122(1): 17-29.
Cui, F.Z., Wang, Y., Cai, Q. and Zhang, W. 2008. Conformation change of collagen during the initial stage of biomineralization of calcium phosphate. Journal of Materials Chemistry. 18(32): 3835-3840.
Duan, R., Zhang, J., Du, X., Yao, X. and Konno, K. 2009. Properties of collagen from skin, scale and bone of carp (Cyprinus carpio). Food Chemistry. 112: 702-706.
Elmi, F., Elmi, MM. and Amiri, FN. (2017). Thermodynamic parameters and influence of kinetic factors on the self-assembly of acid-soluble collagen nanofibrils. Food Biophysics, 12(3): 365-373.
Gregory, TM. 1974. Solubility of β-Ca3 (PO4)2 in the system Ca (OH) 2 H3PO4-H2O at 5, 15, 25, and 37℃. Journal of Research of the National Bureau of Standards. 78: 667-674.
Hodge, A.J., and Petruska, JA. 1963. Recent studies with the electron microscope on ordered aggregates of the tropocollagen molecule. Aspects of Protein Structure, Academic Press, New York, 289-300.
Kamińska, A. and Sionkowska, A. 1996. Effect of UV radiation on the infrared spectra of collagen. Polymer Degradation and Stability. 51(1): 19-26.
Kokubo, T., Ito, S., Huang, Z.T., Hayashi, T., Sakka, S., Kitsugi, T. and Yamamuro, T. (1990). Ca, P‐rich layer formed on high‐strength bioactive glass‐ceramic A‐W. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 24(3): 331-343.
Kokubo, T. and Takadama, H. 2006. How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity? Biomaterials. 27(15): 2907-2915.
Liao, SS., Cui, F.Z. and Zhu, Y. 2004. Osteoblasts adherence and migration through three-dimensional porous mineralized collagen based composite: nHAC/PLA. Journal of Bioactive and Compatible Polymers, 19(2): 117-130.
Liu, Y., Luo, D., Liu, S., Fu, Y., Kou, X., Wang, X., Sha, Y., Gan, Y. and Zhou, Y. 2014. Effect of nanostructure of mineralized collagen scaffolds on their physical properties and osteogenic potential. Journal of Biomedical Nanotechnology. 10(6): 1049-1060.
Matmaroh, K., Benjakul, S., Prodpran, T., Encarnacion, A.B. and Kishimura, H. 2011. Characteristics of acid soluble collagen and pepsin soluble collagen from the scale of spotted golden goatfish (Parupeneus heptacanthus). Food Chemistry. 129(3): 1179-1186.
Montero, P., Borderias, J., Turnay, J. and Leyzarbe, MA. 1990. Characterization of hake (Merluccius merluccius L.) and trout (Salmo irideus Gibb) collagen. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 38: 604–609.
Nagai, T., Izumi, M. and Ishii, M. 2004. Fish scale collagen. Preparation and partial characterization. International journal of food science & technology. 39(3): 239-244.
Qu, H., Xia, Z., Knecht, D.A., and Wei, M. 2008. Synthesis of dense collagen/apatite composites using a biomimetic method. Journal of the American Ceramic Society. 91(10): 3211-3215.
Rhee, SH., Lee, J.D., and Tanaka, J. 2000. Nucleation of hydroxyapatite crystal through chemical interaction with collagen. Journal of the American Ceramic Society. 83(11): 2890-2892.
Salvatore, L., Madaghiele, M., Parisi, C., Gatti, F. and Sannino, A. 2014. Crosslinking of micropatterned collagen-based nerve guides to modulate the expected half-life, Journal of Biomedical Materials Research A. 102(12): 4406–4414.
Uezono, M., Takakuda, K., Kikuchi, M., Suzuki, S. and Moriyama, K. 2013. Hydroxyapatite/collagen nanocomposite‐coated titanium rod for achieving rapid osseointegration onto bone surface. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. 101(6): 1031-1038.
Wahl, D.A., and Czernuszka, JT. 2006. Collagen-hydroxyapatite composites for hard tissue repair. European Cells & Materials. 11: 43-56.
Wang, Z., Yan, Y. and Wan, T. 2012. Fabrication and characterization of hydroxyapatite/collagenbone-like nanocomposite through a self-assembly method. Science and Engineering of Composite Materials. 19(2): 177-182.
Weiner, S., Traub, W. and Wagner, HD. 1999. Lamellar bone: structure–function relations. Journal of Structural Biology. 126(3): 241-255.
Zhang, W., Liao, SS. and Cui, FZ. 2003. Hierarchical self-assembly of nano-fibrils in mineralized collagen. Chemistry of Materials. 15(16): 3221-3226.