PAWS

Descrizione progetto

Gli invertebrati marini mostrano una straordinaria capacità di aderire sott'acqua a un'ampia varietà di superfici, tra cui rocce spazzate dalle onde. Essi sono una fonte di ispirazione unica per risolvere una sfida eccezionale nella scienza dei materiali: come controllare l'adsorbimento molecolare (su una superficie), l'adesione (tra superfici diverse) e la coesione (tra superfici uguali) sott'acqua e su materiali fortemente idratati, in particolare in chirurgia, medicina rigenerativa e ingegneria tissutale.
Le strategie adottate dagli organismi marini per favorire l’adsorbimento, l’adesione e la coesione sott’acqua sono molteplici, basate sulla produzione di proteine “adesive” in grado di legarsi a un’ampia varietà di substrati utilizzando una vasta gamma di interazioni molecolari.

Obiettivi

1. Quantificare le proprietà adesive e coesive delle proteine: 1) Pl-nectin, secreta dai pedicelli ambulacrali del riccio di mare Paracentrotus lividus, che sono strutture necessarie per la locomozione, l’ancoraggio e la percezione sensoriale; 2) PVFP, derivate dal bisso della cozza verde Perna viridis, utilizzate per l’ancoraggio superficiale dell’organismo.
2. Fornire linee guida per lo sviluppo di polimeri biomimetici e biocompatibili da utilizzare come adesivi in ambienti umidi, rivestimenti, sigillanti.

Risultati attesi

1. Produzione di proteine ricombinanti PVFP-5b e PVFP-3a, con/senza DOPA; estrazione della Pl-nectin, nativamente priva di DOPA, da uova di riccio di mare; produzione di domini funzionali della Pl-nectin, discoidina-simili, ricombinanti.
2. Ricostruzione NMR della struttura 3D di PVFP-5b in soluzione; parziale caratterizzazione delle strutture secondarie di PVFPs e loro mutanti, di Pl-nectin e dei domini discoidina-simili ricombinanti, in soluzione e dopo adsorbimento al substrato.
3. Sviluppo e validazione di un modello e di un protocollo di simulazione per studiare aggregati multiproteici nelle interfacce adesive; identificazione delle interazioni chiave e dei meccanismi di dissipazione dell'energia negli strati proteici soggetti a stress meccanico.
4. Misurazioni su scala nanometrica dell'adsorbimento superficiale e delle forze adesive e coesive per le PVFP ricombinanti modificate, la Pl-nectin e i domini discoidina-simili ricombinanti.
5. Valutazione della loro biocompatibilità (tossicità, risposta infiammatoria) e della loro capacità di favorire l’adesione cellulare e influenzare il comportamento di linee cellulari di mammifero, utilizzando superfici in silice o polimeri biocompatibili, per applicazioni prospettiche di ingegneria tissutale.

Personale IRIB coinvolto

• Francesca Zito
• Roberta Russo

Altre informazioni
Coordinatore del progetto: Dott. Bruno Zappone (CNR-NANOTEC)