hrvatski

Priprava novih organsko-anorganskih kompozitnih materijala

U prirodi postoji niz primjera materijala izuzetne kemijske otpornosti, mehaničke čvrstoće ili elastičnosti, kao što su npr. oklopi školjaka, bodlje morskog ježinca ili kosti. Takvi su materijali anorgansko-organski kompoziti kod kojih organska komponenta omogućuje nukleaciju određenog polimorfa anorganskih kristala (najčešće kalcijeva karbonata i fosfata), njihovo pravilno slaganje i morfologiju. Organska komponenta se najčešće sastoji od netopljivog kostura, koji je po sastavu protein sličan fibroinima svile, ugljikohidrat hitinskog tipa ili kolagen u kostima te topljivog proteinskog dijela bogatog kiselim aminokiselinama, asparaginskom i glutaminskom kiselinom. Unatoč tome da je udio organske komponente vrlo nizak (do 5 % u oklopima školjaka), a zahvaljujući upravo pravilnom slaganju kristala kalcita i aragonita, takvi materijali posjeduju čvrstoću koja je i do 3000 puta veća od čvrstoće anorganskog materijala ekvivalentne debljine, no pripravljenog bez organske matrice. U ovom je radu proučavano djelovanje denaturirane, naknadno umrežene te mehanički tretirane kolagenske matrice, i u njoj apsorbirane poli-L-asparaginske kiseline, na procese taloženja polimorfa kalcijeva karbonata. Tako pripravljeni filmovi podražavaju organsku komponentu bioloških sustava. Također je proučavano djelovanje prirodnih polipeptida izoliranih iz oklopa školjaka, Mytilus edulis i Attrina serrata, te iz bodlji morskog ježinca, Paracentrotus lividus, na procese nukleacije i rasta kristala polimorfa kalcijeva karbonata, kalcita i vaterita. U istraživanjima su korišteni i sintetički polipeptidi, poli-L-asparaginska kiselina (pAsp), poli-L-glutaminska kiselina (pGlu) i poli-L-lizin (pLys). Pronađeno je da su prirodne makromolekule i "kiseli" sintetički polipeptidi, pGlu i pAsp, inhibirali kako nukleaciju tako i rast kristala polimorfa kalcijeva karbonata, dok bazični polipeptid, pLys, nije iskazao značajnije djelovanje na taloženje. Takvi rezultati upućuju na to da je inhibicija uzrokovana adsorpcijom polipeptida na kristale polimorfa kalcijeva karbonata, kalcita i vaterita. Pritom dolazi do vezivanja negativno nabijenih karboksilnih skupina bočnih ogranaka pAsp i pGlu na kalcijeve ione iz kristalne rešetke u kontaktu s otopinom.

Kalcijev karbonat; Kalcit; Vaterit; poli-L-Asparaginska kiselina; Kolagenska matrica; Prirodni polipeptidi; Taloženje

nije evidentirano