Dissertação (mestrado)-Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2010. / Submitted by Débora Amorim Romcy Pereira (deboraromcy@bce.unb.br) on 2011-06-22T13:54:39Z
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2010_GabrielaMatsunagaMenezes.pdf: 9488298 bytes, checksum: d068429718fff57eea878d5a6c0e70a3 (MD5) / As sedas de aranhas combinam biocompatibilidade e biodegradabilidade e
são conhecidas pelas suas propriedades mecânicas, o que as torna visadas para
aplicações médicas, militares e têxteis. Acredita-se que características como força e
extensibilidade resultem de motivos de proteína específicos e várias tentativas para
sua produção in vitro têm sido feitas, mas as características das fibras sintéticas
ainda não são comparáveis às exibidas pelas fibras nativas. A microscopia de força
atômica (MFA) foi escolhida para descrever a estrutura da superfície e o
comportamento mecânico de 19 fibras sintéticas de aranha, e a microscopia
eletrônica de varredura (MEV) foi utilizada para caracterização em dimensões
maiores. As seqüências de DNA sintéticas foram construídas combinando motivos
de força e extensibilidade, e duas proteínas foram produzidas em Escherichia coli,
consistindo as variações em dois resíduos de aminoácidos na seqüência repetitiva
de cada proteína (A1S820 e Y1S820). Grupos controle foram mantidos e algumas das
fibras foram submetidas a diferentes tratamentos, que incluem testes de tensão e
banhos de metanol, isopropanol e /ou água. Imagens da superfície (MEV) e imagens
de topografia e fase (MFA) foram adquiridas. Seis parâmetros de rugosidade foram
analisados e medidas de espectroscopia de força foram realizadas para a obtenção
da mecânica local das fibras. Tratamentos distintos resultaram em diferenças
significativas e as fibras sintéticas apresentaram-se heterogêneas, com
irregularidades de superfície na maioria dos casos. As diferenças na rugosidade
e nos parâmetros mecânicos medidos evidenciam importantes distinções entre as
fibras resultantes da proteína A1S820 e da Y1S820. Mostra-se, portanto, que a
sequência primária das proteínas é fundamental para as propriedades mecânicas
das fibras. Os resultados mostram ainda uma melhoria das propriedades verificadas
para o os grupos A1S820 tratados com isopropanol e para o grupo Y1S820 tratado
com água. Este estudo avaliou as fibras sintéticas qualitativa e quantitativamente,
apontando MFA e MEV como técnicas capazes de descrever de forma única os
detalhes particulares da estrutura de superfície das fibras sintéticas de aranha.
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ABSTRACT / Spider silks combine biocompatibility and biodegradability and are well known
for their mechanical properties, what makes them suitable for medical, military and
textile purposes. Characteristics such as strength and extensibility are believed to
result from specific protein motifs and various attempts on spider silk in vitro
production have been made, but synthetic fibers’ characteristics are still not
comparable to the properties exhibited by native fibers. Atomic force microscopy
(AFM) has been chosen to describe the surface structure and the mechanical
behavior of 19 synthetic spider fibers and scanning electron microscopy (SEM) has
been used for characterization in higher dimensions. The synthetic DNA sequence
was engineered combining strength and extensibility motifs and two synthetic
proteins were produced in Escherichia coli. Variations consisted on two amino acid
residues on the repetitive sequence of each protein (A1S820 e Y1S820). Control
groups were maintained and the some of the fibers were submitted to different types
of treatments, which include tensile tests and methanol, isopropanol and/or water
bath. Surface images (SEM) and topography and phase images (AFM) were
obtained. Six roughness parameters were analyzed and force spectroscopy
measurements were also performed in order to verify fibers local mechanics. Distinct
treatments resulted on significant differences and the synthetic fibers appeared very
heterogeneous, with surface irregularities in most cases. Differences in roughness
could also be noticed and the mechanical parameters measured evidence important
distinctions among the A1S820 and the Y1S820 fibers. Therefore, it has been shown
that the primary sequence of the proteins is fundamental for the mechanical
properties of the fibers. Moreover, the results show an improvement of the material
properties measured for the A1S820 isopropanol treated groups and the Y1S820 water
treated group. This study was able to evaluate synthetic fibers qualitatively and
quantitatively, pointing AFM and SEM as techniques able to describe uniquely
particular details of synthetic spider fibers surface structure.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/8598 |
| Date | 08 December 2010 |
| Creators | Menezes, Gabriela Matsunaga |
| Contributors | Rech Filho, Elíbio Leopoldo |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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