Préparation d’hydrogels de peptides auto-assemblés mécaniquement stables

Résumé

Ce protocole présente trois méthodes de préparation simples et rapides qui utilisent les conditions environnementales pour déclencher l’auto-assemblage des peptides en hydrogels. De plus, la caractérisation des hydrogels peptidiques est décrite, démontrant que des hydrogels peptidiques mécaniquement stables peuvent être formés dans ces conditions simples.

Résumé

Les hydrogels peptidiques sont des gels de réseau tridimensionnels hautement hydrophiles formés par l’auto-assemblage de nanofibres ou de polymères, créant des réseaux de verrouillage de l’eau. Leur morphologie ressemble beaucoup à celle de la matrice extracellulaire, ce qui leur permet de présenter à la fois les fonctions biologiques des peptides et les propriétés de gélification réactive. Ces caractéristiques uniques ont conduit à leur vaste application dans l’ingénierie tissulaire, la culture cellulaire tridimensionnelle, la thérapie du cancer, la médecine régénérative et d’autres domaines biomédicaux. Cet article décrit trois méthodes de préparation d’hydrogels peptidiques ECF-5 à l’aide de peptides auto-assemblés avec des processus de gélification sensibles à l’environnement : (1) gélification sensible au pH : des niveaux de pH variables induisent la protonation ou la déprotonation des résidus d’acides aminés, modifiant les interactions électrostatiques entre les molécules peptidiques et favorisant leur auto-assemblage en hydrogels ; (2) Ajout d’ions métalliques : ions métalliques polyvalents chélatés avec des résidus d’acides aminés chargés négativement, agissant comme des ponts entre les peptides pour former un hydrogel en réseau ; (3) Échange de solvants : les peptides hydrophobes sont initialement dissous dans des solvants organiques non polaires et induisent ensuite un auto-assemblage en hydrogels lors de la transition vers un environnement aqueux polaire. Ces méthodes utilisent des procédures expérimentales conventionnelles pour faciliter l’auto-assemblage des peptides en hydrogels. En concevant des séquences peptidiques qui s’alignent sur des conditions spécifiques d’induction de gélification, il est possible d’obtenir des micro/nanostructures et des fonctions biologiques finement ajustées, mettant en évidence le potentiel significatif des hydrogels peptidiques dans le domaine biomédical.

Introduction

Grâce à la conception de séquences peptidiques, les interactions non covalentes entre les peptides induisent l’auto-assemblage, conduisant à la formation de structures micro- et nanométriques ordonnées, y compris des nanotubes, des nanorubans, des nanofibres et des structures sphériques¹. Lorsqu’elles sont auto-assemblées en fibres/rubans micro et nanométriques, ces structures présentent macroscopiquement des propriétés hydrogel. Les hydrogels auto-assemblés peptidiques diffèrent des hydrogels polymères en ce qu’ils s’auto-assemblent par des interactions non covalentes, que leur forme de gel est réversible et q....

Protocole

Les détails des plasmides, des réactifs et de l’équipement utilisés dans cette étude sont répertoriés dans la table des matériaux.

1. Méthode de réponse au pH

1. Ajouter 5 mg de peptides ECF-5 à 400 μL d’eau désionisée. Sonicate à 40 kHz pendant 30 min et mixez soigneusement.
2. Ajouter 40 μL d’hydroxyde de sodium (1 M, filtré à travers un filtre de 0,22 μm) à la solution peptidique. Vortex et mélangez soigneusement. Continuez la sonication pendant 15 minutes jusqu’à ce que la solution soit complètement clarifiée.
3. Ajouter 60 μL d’acide chlorhydrique.....

Discussion

Au cours des dernières décennies, à la suite de la découverte de séquences peptidiques auto-assemblées dérivées de protéines amyloïdes, de nombreux peptides auto-assemblés ont été conçus en fonction de leurs propriétés, démontrant un potentiel significatif d’applications en biomédecine et en science des matériaux¹⁹. Les hydrogels peptidiques ont montré des capacités uniques de biofonctionnalisation dans la culture tissulaire, l’administrat.......

matériels

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	/