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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.59.2018.tde-10042018-193103
Document
Author
Full name
Thaís Tognoli Paterlini
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2018
Supervisor
Committee
Ramos, Ana Paula (President)
Barbosa, Leandro Ramos Souza
Ciancaglini, Pietro
Ferreira, Marystela
Title in Portuguese
Estudo das interações de proteínas osteogênicas com lipídios em filmes de Langmuir e Langmuir-Blodgett
Keywords in Portuguese
Anexina
Colágeno
Langmuir-Blodgett
Abstract in Portuguese
O estudo das propriedades das membranas celulares, assim como sua interação com íons e moléculas é de fundamental importância para o entendimento de processos biológicos complexos, como a formação do tecido ósseo. O osso natural é constituído por compostos orgânicos, especialmente proteínas como o colágeno, e por minerais, como a hidroxiapatita. O processo pelo qual ocorre a formação do componente inorgânico é chamado de biomineralização, um processo complexo mediado pela liberação de vesículas da matriz (VM), secretadas em locais específicos a partir de osteoblastos. Essas VM são ricas nas principais biomoléculas envolvidas nesse processo, como as proteínas anexina, em especial a anexina V (AnxA5), que exercem papel importante como, formação de canais de cálcio e ligação com o colágeno, criando assim um microambiente adequado para a formação inicial e propagação dos cristais de hidroxiapatita a partir de fibrilas de colágeno. No presente estudo foi possível incorporar colágeno e AnxA5 em sistemas modelo para estudos de biomineralização, utilizando-se monocamadas de Langmuir e os filmes Langmuir-Blodgett (LB). As monocamadas foram formadas com os principais grupos carregados de lipídios encontrados nas VM: fosfatidilcolina (PC) e fosfatidilserina (PS). As monocamadas formadas por lipídios, colágeno e AnxA5 foram depositadas sobre discos de titânio utilizando-se a técnica dos filmes LB. Os filmes formados foram expostos a uma solução que simula o pH e força iônica do fluido corpóreo, de maneira a mimetizar a precipitação de hidroxiapatita. As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia vibracional na região do infravermelho (FTIR) e difração de raios X (EDX). Além disso, estudou-se as propriedades de molhabilidade e energia livre de superfície das amostras de titânio modificadas. Colágeno e AnxA5 interagiram com os lipídios, como mostrado nas isotermas. Interação preferencial foi observada no sistema binário contendo DPPC e DPPS e na presença de íons cálcio, como ocorre nos sistemas naturais. A presença das proteínas e dos fosfolipídios nos filmes LB sobre as superfícies de titânio foram essenciais para formação de nanopartículas de hidroxiapatita biomimética.
Title in English
Study of the interactions of osteogenic proteins with lipids in Langmuir and Langmuir-Blodgett films
Keywords in English
Annexin
Collagen
Langmuir-Blodgett
Abstract in English
The study of the properties of cell membranes, as well as their interaction with ions and molecules, is of fundamental importance for the understanding of complex biological processes, such as the formation of bone tissue. The natural bone consists of organic compounds, especially proteins like collagen, and minerals, such as hydroxyapatite. The process which the formation of the inorganic component takes place is called biomineralization, a complex process mediated by the release of matrix vesicles (MV), secreted at specific sites from osteoblasts. These MVs are rich in the main biomolecules involved in this process, such as annexin proteins, especially annexin V (AnxA5), which play an important role as calcium channels formation and binding with collagen, thus creating a suitable microenvironment for formation initial and propagation of the hydroxyapatite crystals from collagen fibrils. In the present study, it was possible to incorporate collagen and AnxA5 into model systems for biomineralization studies using Langmuir monolayers and Langmuir-Blodgett (LB) films. The monolayers were formed with the main lipid groups found in MVs: phosphatidylcholine (PC) and phosphatidylserine (PS). The monolayers formed by lipids, collagen and AnxA5 were deposited on titanium plates using the LB film technique. The films were exposed to a solution that simulates the pH and ionic strength of the body fluid in order to mimic the precipitation of hydroxyapatite. The samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), infrared vibration spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction (XRD). In addition, the wettability and surface free energy properties of the modified titanium samples were studied. Collagen and AnxA5 interacted with lipids, as shown in the isotherms. Preferential interaction was observed in the binary system containing DPPC and DPPS and in the presence of calcium ions, as occurs in natural systems. The presence of the proteins and the phospholipids in the LB films on the titanium surfaces were essential for the formation of biomimetic hydroxyapatite nanoparticles.
 
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Publishing Date
2018-07-30
 
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