Preparación de hidrogeles de péptidos autoensamblados mecánicamente estables

Resumen

Este protocolo presenta tres métodos de preparación rápidos y sencillos que utilizan las condiciones ambientales para desencadenar el autoensamblaje de péptidos en hidrogeles. Además, se describe la caracterización de los hidrogeles peptídicos, demostrando que se pueden formar hidrogeles peptídicos mecánicamente estables en estas sencillas condiciones.

Resumen

Los hidrogeles peptídicos son geles de red tridimensionales altamente hidrófilos formados por el autoensamblaje de nanofibras o polímeros, creando redes de bloqueo de agua. Su morfología se asemeja mucho a la de la matriz extracelular, lo que les permite exhibir tanto las funciones biológicas de los péptidos como las propiedades de gelificación sensibles. Estas características únicas han llevado a su amplia aplicación en ingeniería de tejidos, cultivo celular tridimensional, terapia contra el cáncer, medicina regenerativa y otros campos biomédicos. Este artículo describe tres métodos para preparar hidrogeles peptídicos ECF-5 utilizando péptidos autoensamblables con procesos de gelificación sensibles al medio ambiente: (1) gelificación sensible al pH: los niveles variables de pH inducen la protonación o desprotonación de residuos de aminoácidos, alterando las interacciones electrostáticas entre las moléculas peptídicas y promoviendo su autoensamblaje en hidrogeles; (2) Adición de iones metálicos: los iones metálicos polivalentes quelan con residuos de aminoácidos cargados negativamente, que actúan como puentes entre péptidos para formar un hidrogel de red; (3) Intercambio de solventes: los péptidos hidrofóbicos se disuelven inicialmente en solventes orgánicos no polares y posteriormente inducen el autoensamblaje en hidrogeles al pasar a un entorno acuoso polar. Estos métodos utilizan procedimientos experimentales convencionales para facilitar el autoensamblaje de péptidos en hidrogeles. Mediante el diseño de secuencias peptídicas para alinearlas con condiciones específicas inductoras de gelificación, es posible lograr micro/nanoestructuras y funciones biológicas finamente ajustadas, lo que destaca el importante potencial de los hidrogeles peptídicos en el dominio biomédico.

Introducción

A través del diseño de secuencias peptídicas, las interacciones no covalentes entre péptidos inducen el autoensamblaje, lo que conduce a la formación de estructuras micro y nanométricas ordenadas, incluidos nanotubos, nanocintas, nanofibras y estructuras esféricas¹. Cuando se autoensamblan en fibras/cintas micro y nanométricas, estas estructuras exhiben macroscópicamente propiedades de hidrogel. Los hidrogeles autoensamblables de péptidos difieren de los hidrogeles poliméricos en que se autoensamblan a través de interacciones no covalentes, su forma de gel es reversible y responden fácilmente a condiciones espe....

Protocolo

Los detalles de los plásmidos, reactivos y equipos utilizados en este estudio se enumeran en la Tabla de Materiales.

1. Método de respuesta al pH

1. Añadir 5 mg de péptidos ECF-5 a 400 μL de agua desionizada. Sonicar a 40 kHz durante 30 min y mezclar bien.
2. Añadir 40 μL de hidróxido de sodio (1 M, filtrado a través de un filtro de 0,22 μm) a la solución peptídica. Vórtice y mezcle bien. Continúe la sonicación durante 15 minutos hasta que la solución esté completamente clarificada.
3. Añadir 60 μL de ácido clorhídrico. Vórtice rápidamente y asegure una....

Discusión

En las últimas décadas, tras el descubrimiento de secuencias peptídicas autoensamblables derivadas de proteínas amiloides, se han diseñado numerosos péptidos autoensamblables basados en sus propiedades, demostrando un potencial significativo para aplicaciones en biomedicina y ciencia de materiales¹⁹. Los hidrogeles peptídicos han demostrado capacidades únicas de biofuncionalización en el cultivo de tejidos, la administración de fármacos y el tratamiento.......

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
3-Aminopropyl)triethoxysilane	Aladdin	A107147	/
Atomic Force Microscopy	Bruker	Multimode Nanoscope VIII	/
CaCl2	Aladdin	C290953	/
Diphenylalanine (FF)	Chinesepeptide	customizable	Purity > 95%
DMSO	Sigma-aldrich	34869	/
ECF-5 Peptides	Chinesepeptide	sequence: ECAFF	Purity > 95%
Hydrochloric Acid	Aladdin	H399657	/
Mica	Sigma-aldrich	AFM-71856-02	/
Phosphate Buffered Saline	Aladdin	P492453	/
Rheometer	Anton Paar GmbH	MCR302	/
Silicon Cantilevers	MikroMasch	XSC11	/
Sodium Chloride	Aladdin	C111549	/
Sodium Hydroxide	Aladdin	S140903	/
TRIS Hydrochloride	Aladdin	T431531	/