Siirry päänavigointiin Siirry hakuun Siirry pääsisältöön

Molecular mechanisms of pH-tunable stability and surface coverage of polypeptide films

  • Institute of Catalysis and Surface Chemistry of the Polish Academy of Sciences
  • Texas A&M University

Tutkimustuotos: LehtiartikkeliArticleScientificvertaisarvioitu

12 Sitaatiot (Scopus)
122 Lataukset (Pure)

Abstrakti

Streaming potential and quartz crystal microbalance measurements, combined with all-atom molecular dynamics simulations, were used to study the pH dependency of the adsorption of two basic homopolypeptides, poly-L-lysine (PLL) and poly-L-arginine (PARG), on α-quartz surface. We report that the observed adsorption behavior rises from an interplay of i) the change in the number of possible peptide-surface ion pairs between the charged moieties and ii) repulsive electrostatic interactions between the polypeptide molecules. For low pH values, polypeptide adsorption was strongest and stable monolayers were formed. However, electrostatic repulsion between the polypeptides led to a relatively low maximum surface coverage. On the other hand, higher pH led to more weakly bound, but significantly denser, peptide films with limited stability. Simulations indicate that electrostatic interactions are the main driving force for adsorption, while hydrogen bonding and non-specific interactions also contribute. Additionally, the important role of the counterions of the negatively charged quartz surface that form a positively charged ion adlayer is highlighted. Ion release of the condensed sodium ions at the charged surface occurs via displacement by polypeptide adsorption. The mechanisms revealed by this work provide systematic guidelines to engineering active surfaces of charged peptides with controlled surface coverage and reversible binding.

AlkuperäiskieliEnglanti
Artikkeli156331
Sivumäärä12
JulkaisuApplied Surface Science
Vuosikerta615
Varhainen verkossa julkaisun päivämäärä12 tammik. 2023
DOI - pysyväislinkit
TilaJulkaistu - 1 huhtik. 2023
OKM-julkaisutyyppiA1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Rahoitus

This work was supported by the Academy of Finland through its Centres of Excellence Programme (2022–2029, LIBER) under project no. 346111 (M.S.) , Business Finland Co-Innovation grant No. 3767/31/ 2019 (M.S.) , the National Science Centre, Poland (grant no. 2018/31/D/ ST5/01866 ) (P.B. and M.M.), and the U.S. National Science Foundation , grant No. 1905732 (J.L.). We are grateful for the support by FinnCERES Materials Bioeconomy Ecosystem. Computational resources by CSC IT Centre for Finland, PLGrid Infrastructure (Poland), and RAMI – RawMatters Finland Infrastructure are also gratefully acknowledged. This work was supported by the Academy of Finland through its Centres of Excellence Programme (2022–2029, LIBER) under project no. 346111 (M.S.), Business Finland Co-Innovation grant No. 3767/31/ 2019 (M.S.), the National Science Centre, Poland (grant no. 2018/31/D/ ST5/01866) (P.B. and M.M.), and the U.S. National Science Foundation, grant No. 1905732 (J.L.). We are grateful for the support by FinnCERES Materials Bioeconomy Ecosystem. Computational resources by CSC IT Centre for Finland, PLGrid Infrastructure (Poland), and RAMI – RawMatters Finland Infrastructure are also gratefully acknowledged.

YK:n kestävän kehityksen tavoitteet

Tämä tuotos edistää seuraavia kestävän kehityksen tavoitteita:

  1. SDG 3 – Hyvä terveys ja hyvinvointi
    SDG 3 – Hyvä terveys ja hyvinvointi
  2. SDG 12 – Vastuullinen kulutus ja tuotanto
    SDG 12 – Vastuullinen kulutus ja tuotanto

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Molecular mechanisms of pH-tunable stability and surface coverage of polypeptide films'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.
  • -: FinnCERES

    Hämäläinen, J. (Vastuullinen johtaja), Palasingh, C. (Projektin jäsen), Hellsten, S. (Projektin jäsen), Huynh, N. (Projektin jäsen), Witos, J. (Projektin jäsen), Hassinen, J. (Projektin jäsen), Lim, E. (Projektin jäsen), Zhao, B. (Projektin jäsen), Vlasova, M. (Projektin jäsen), Österberg, M. (Projektin jäsen), Henn, K. (Projektin jäsen), Nousiainen, P. (Projektin jäsen), Ahonen, L. (Projektin jäsen), Kimiaei, E. (Projektin jäsen), Truong, V. (Projektin jäsen), Lewicki, F. (Projektin jäsen), Vu-Lalli, V. (Projektin jäsen), Fang, W. (Projektin jäsen), Sharma, R. (Projektin jäsen), Ponomarev, N. (Projektin jäsen), Ikävalko, E. (Projektin jäsen), Kröger, M. (Projektin jäsen), Gustavsson, L. (Projektin jäsen), Kobets, A. (Projektin jäsen), Liu, C. (Projektin jäsen), Al Haj, Y. (Projektin jäsen), Joshi, A. (Projektin jäsen), Mennander, A. (Projektin jäsen), Phi, T.-L. (Projektin jäsen), De, S. (Projektin jäsen), Kokkonen, V. (Projektin jäsen), Mousavi, S. (Projektin jäsen), Kong, X. (Projektin jäsen), Makki, M. (Projektin jäsen), Meinander, K. (Projektin jäsen), Kalac, T. (Projektin jäsen), Tao, H. (Projektin jäsen), Kuribayashi, T. (Projektin jäsen), Jäntti, N. (Projektin jäsen), Seppälä, W. (Projektin jäsen), Eklund, A. (Projektin jäsen) & Gebeyehu, E. K. (Projektin jäsen)

    01/05/202230/06/2026

    Projekti: RCF Flagship

  • -: LIBER Sammalkorpi

    Sammalkorpi, M. (Vastuullinen johtaja), Morais Jaques, Y. (Projektin jäsen), Lokka, A. (Projektin jäsen), Holl, M. (Projektin jäsen), Niemistö, M. (Projektin jäsen), Kastinen, T. (Projektin jäsen), Hasheminejad, K. (Projektin jäsen), Scacchi, A. (Projektin jäsen) & Harmat, A. (Projektin jäsen)

    01/01/202231/12/2024

    Projekti: RCF Academy Project

  • MM-IRD-POLYMER

    Sammalkorpi, M. (Vastuullinen johtaja), Hasheminejad, K. (Projektin jäsen) & Scacchi, A. (Projektin jäsen)

    01/01/202030/04/2022

    Projekti: Business Finland: Strategic research openings

Siteeraa tätä