Preparazione di idrogel peptidi autoassemblati meccanicamente stabili

Riepilogo

Questo protocollo presenta tre metodi di preparazione rapidi e semplici che utilizzano le condizioni ambientali per innescare l'autoassemblaggio di peptidi in idrogel. Inoltre, viene descritta la caratterizzazione degli idrogel peptidici, dimostrando che gli idrogel peptidici meccanicamente stabili possono essere formati in queste semplici condizioni.

Abstract

Gli idrogel peptidici sono gel di rete tridimensionali altamente idrofili formati dall'autoassemblaggio di nanofibre o polimeri, creando reti di bloccaggio dell'acqua. La loro morfologia ricorda da vicino quella della matrice extracellulare, consentendo loro di esibire sia le funzioni biologiche dei peptidi che le proprietà di gelificazione reattiva. Queste caratteristiche uniche hanno portato alla loro ampia applicazione nell'ingegneria tissutale, nella coltura cellulare tridimensionale, nella terapia del cancro, nella medicina rigenerativa e in altri campi biomedici. Questo articolo descrive tre metodi per la preparazione di idrogel peptidici ECF-5 utilizzando peptidi autoassemblanti con processi di gelificazione sensibili all'ambiente: (1) gelificazione sensibile al pH: livelli di pH variabili inducono la protonazione o la deprotonazione di residui di amminoacidi, alterando le interazioni elettrostatiche tra le molecole peptidiche e promuovendo il loro autoassemblaggio in idrogel; (2) Aggiunta di ioni metallici: gli ioni metallici polivalenti chelano con residui di amminoacidi caricati negativamente, fungendo da ponti tra i peptidi per formare un idrogel di rete; (3) Scambio di solventi: i peptidi idrofobici sono inizialmente disciolti in solventi organici non polari e successivamente inducono l'autoassemblaggio in idrogel dopo la transizione in un ambiente acquoso polare. Questi metodi utilizzano procedure sperimentali convenzionali per facilitare l'autoassemblaggio dei peptidi in idrogel. Progettando sequenze peptidiche in modo che si allineino con specifiche condizioni che inducono la gelificazione, è possibile ottenere micro/nanostrutture e funzioni biologiche finemente sintonizzate, evidenziando il potenziale significativo degli idrogel peptidici nel dominio biomedico.

Introduzione

Attraverso la progettazione di sequenze peptidiche, le interazioni non covalenti tra peptidi inducono l'autoassemblaggio, portando alla formazione di strutture micro e nanometriche ordinate, inclusi nanotubi, nanonastri, nanofibre e strutture sferiche¹. Quando sono autoassemblate in fibre/nastri micro e nanometrici, queste strutture mostrano macroscopicamente proprietà di idrogel. Gli idrogel autoassemblanti peptidici differiscono dagli idrogel polimerici in quanto si autoassemblano attraverso interazioni non covalenti, la loro forma gel è reversibile e rispondono prontamente a condizioni specifiche per la tran....

Protocollo

I dettagli dei plasmidi, dei reagenti e delle apparecchiature utilizzate in questo studio sono elencati nella Tabella dei materiali.

1. Metodo di risposta al pH

1. Aggiungere 5 mg di peptidi ECF-5 a 400 μL di acqua deionizzata. Sonicare a 40 kHz per 30 minuti e mixare accuratamente.
2. Aggiungere 40 μl di idrossido di sodio (1 M, filtrato attraverso un filtro da 0,22 μm) alla soluzione peptidica. Agitare e mescolare accuratamente. Continuare la sonicazione per 15 minuti fino a quando la soluzione non è completamente chiarificata.
3. Aggiungere 60 μl di ....

Discussione

Negli ultimi decenni, in seguito alla scoperta di sequenze peptidiche autoassemblanti derivate da proteine amiloidi, numerosi peptidi autoassemblanti sono stati progettati sulla base delle loro proprietà, dimostrando un potenziale significativo per applicazioni in biomedicina e scienza dei materiali¹⁹. Gli idrogel peptidici hanno mostrato capacità di biofunzionalizzazione uniche nella coltura dei tessuti, nella somministrazione di farmaci e nel trattamento dei t.......

Materiali

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	/