Preparação de hidrogéis de peptídeos automontados mecanicamente estáveis

Resumo

Este protocolo apresenta três métodos de preparação rápidos e simples que utilizam condições ambientais para desencadear a automontagem de peptídeos em hidrogéis. Além disso, a caracterização de hidrogéis peptídicos é descrita, demonstrando que hidrogéis peptídicos mecanicamente estáveis podem ser formados sob essas condições diretas.

Resumo

Os hidrogéis peptídicos são géis de rede tridimensionais altamente hidrofílicos formados pela automontagem de nanofibras ou polímeros, criando redes de bloqueio de água. Sua morfologia se assemelha muito à da matriz extracelular, permitindo que eles exibam as funções biológicas dos peptídeos e as propriedades de gelificação responsivas. Essas características únicas levaram à sua ampla aplicação em engenharia de tecidos, cultura de células tridimensionais, terapia do câncer, medicina regenerativa e outros campos biomédicos. Este artigo descreve três métodos para preparar hidrogéis peptídicos ECF-5 usando peptídeos automontáveis com processos de gelificação ambientalmente responsivos: (1) gelificação responsiva ao pH: níveis variados de pH induzem a protonação ou desprotonação de resíduos de aminoácidos, alterando as interações eletrostáticas entre moléculas peptídicas e promovendo sua automontagem em hidrogéis; (2) Adição de íons metálicos: íons metálicos polivalentes quelatam com resíduos de aminoácidos carregados negativamente, atuando como pontes entre peptídeos para formar um hidrogel em rede; (3) Troca de solventes: peptídeos hidrofóbicos são inicialmente dissolvidos em solventes orgânicos apolares e, posteriormente, induzem a automontagem em hidrogéis após a transição para um ambiente aquoso polar. Esses métodos utilizam procedimentos experimentais convencionais para facilitar a automontagem do peptídeo em hidrogéis. Ao projetar sequências de peptídeos para se alinharem com condições específicas de indução de gelificação, é possível obter micro/nanoestruturas e funções biológicas finamente ajustadas, destacando o potencial significativo dos hidrogéis peptídicos no domínio biomédico.

Introdução

Através do desenho de sequências peptídicas, interações não covalentes entre peptídeos induzem a automontagem, levando à formação de estruturas micro e nanométricas ordenadas, incluindo nanotubos, nanofitas, nanofibras e estruturas esféricas¹. Quando automontadas em fibras/fitas micro e nanométricas, essas estruturas exibem macroscopicamente propriedades de hidrogel. Os hidrogéis de automontagem de peptídeos diferem dos hidrogéis poliméricos porque se automontam por meio de interações não covalentes, sua forma de gel é reversível e respondem prontamente a condições específicas para a transição entre as fases

Protocolo

Os detalhes dos plasmídeos, reagentes e equipamentos usados neste estudo estão listados na Tabela de Materiais.

1. Método de resposta de pH

1. Adicione 5 mg de peptídeos ECF-5 a 400 μL de água deionizada. Sonicar a 40 kHz durante 30 min e misturar bem.
2. Adicione 40 μL de hidróxido de sódio (1 M, filtrado através de um filtro de 0,22 μm) à solução peptídica. Vortex e misture bem. Continue a sonicação por 15 min até que a solução esteja completamente esclarecida.
3. Adicione 60 μL de ácido clorídrico. Rapidamente vórtice e garanta uma mistura completa. ....

Discussão

Nas últimas décadas, após a descoberta de sequências de peptídeos de automontagem derivadas de proteínas amilóides, vários peptídeos de automontagem foram projetados com base em suas propriedades, demonstrando um potencial significativo para aplicações em biomedicina e ciência de materiais¹⁹. Os hidrogéis peptídicos exibiram capacidades únicas de biofuncionalização em cultura de tecidos, administração de medicamentos e tratamento de tumores

Materiais

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	/