Nucleación y crecimiento de CaCO3 mediado por la proteína de la clara de huevo ovalbumina: un estudio in situ con...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La biomineralización es la biomineralización.
• Interacciones entre las proteínas y la cristalización.

Sus antecedentes:

• Comprender la mineralización del carbonato de calcio (CaCO3) es crucial para varios procesos industriales y biológicos.
• El papel de las proteínas en el control de las vías de mineralización no está completamente aclarado.
• Estudios anteriores han explorado la cristalización de CaCO3, pero a menudo carecen de conocimientos in situ y resueltos en el tiempo sobre los mecanismos en etapa temprana.

Objetivo del estudio:

• Para investigar las etapas iniciales de la mineralización del carbonato de calcio (CaCO3) en soluciones acuosas.
• Para dilucidar la influencia de la ovalbumina de la proteína de la clara de huevo en las vías de cristalización de CaCO3.
• Caracterizar la evolución estructural del CaCO3 desde la nucleación hasta las polimorfas cristalinas.

Principales métodos:

• Se empleó la dispersión de neutrones de ángulo pequeño con resolución temporal (SANS) para monitorear la mineralización in situ.
• SANS proporcionó información sobre la evolución estructural de los núcleos y partículas de CaCO3.
• El análisis se centró en la formación de fases amorfas y cristalinas de CaCO3 y cambios estructurales en las proteínas.

Principales resultados:

• La cristalización homogénea de CaCO3 procede a través de núcleos delgados parecidos a placas que se reensamblan en estructuras 3D fractales y luego compactas.
• La albúmina oval induce una ruta de mineralización distinta, que comienza con una fase amorfa de CaCO3.
• La formación y la disolución de CaCO3 amorfo mediadas por proteínas implican el despliegue y el enlace cruzado de proteínas inducidas por Ca(2+) en cadenas lineales, que actúan como centros de nucleación para el CaCO3 amorfo.
• Se observó la formación secuencial de CaCO3 amorfo, seguido de vaterita y aragonita, adhiriéndose a la regla de Ostwald-Volmer.

Conclusiones:

• La ovalbumina altera significativamente la mineralización de CaCO3, promoviendo una fase amorfa precursora de las polimorfas cristalinas.
• Los complejos proteicos, enriquecidos con iones Ca(2+), sirven como sitios críticos de nucleación para el amorfo CaCO3.
• La cristalización secuencial observada de los polimorfos de CaCO3 de menos a más densos se alinea con los principios termodinámicos establecidos (regla de Ostwald-Volmer).