Получение механически стабильных самоорганизующихся пептидов гидрогелей

Резюме

В этом протоколе представлены три быстрых и простых метода получения, которые используют условия окружающей среды для запуска самосборки пептидов в гидрогели. Кроме того, описана характеристика пептидных гидрогелей, демонстрирующая, что механически стабильные пептидные гидрогели могут быть образованы в этих простых условиях.

Аннотация

Пептидные гидрогели представляют собой высокогидрофильные трехмерные сетчатые гели, образованные путем самосборки нановолокон или полимеров, создающих водоблокирующие сети. Их морфология очень похожа на внеклеточный матрикс, что позволяет им проявлять как биологические функции пептидов, так и свойства реагирующего гелеобразования. Эти уникальные характеристики привели к их широкому применению в тканевой инженерии, трехмерных клеточных культурах, терапии рака, регенеративной медицине и других биомедицинских областях. В данной статье описаны три метода получения пептидных гидрогелей ECF-5 с использованием самоорганизующихся пептидов с экологически чувствительными процессами гелеобразования: (1) pH-чувствительное гелеобразование: различные уровни pH индуцируют протонирование или депротонирование аминокислотных остатков, изменяя электростатические взаимодействия между молекулами пептидов и способствуя их самосборке в гидрогели; (2) Добавление ионов металлов: поливалентные ионы металлов хелатируются отрицательно заряженными аминокислотными остатками, действуя как мостики между пептидами с образованием сетевого гидрогеля; (3) Обмен растворителями: гидрофобные пептиды первоначально растворяются в неполярных органических растворителях и впоследствии индуцируют самосборку в гидрогели при переходе в полярную водную среду. Эти методы используют традиционные экспериментальные процедуры для облегчения самосборки пептидов в гидрогели. Разрабатывая пептидные последовательности в соответствии с конкретными условиями, вызывающими гелеобразование, можно достичь тонко настроенных микро/наноструктур и биологических функций, подчеркивая значительный потенциал пептидных гидрогелей в биомедицинской сфере.

Введение

Благодаря конструированию пептидных последовательностей нековалентные взаимодействия между пептидами индуцируют самосборку, что приводит к образованию упорядоченных микро- и нанометровых структур, включая нанотрубки, наноленты, нановолокна и сферические структуры¹. При самосборке в микро- и нанометровые волокна/ленты эти структуры макроскопически проявляют гидрогелевые свойства. Пептидные самоорганизующиеся гидрогели отличаются от полимерных тем, что они самоорганизуются за счет нековалентных взаимодействий, их гелевая форма обратима, и они легко реагируют на определенные условия при переходе между

протокол

Подробная информация о плазмидах, реагентах и оборудовании, использованных в этом исследовании, приведена в Таблице материалов.

1. Метод отклика на pH

1. Добавьте 5 мг пептидов ECF-5 в 400 μл деионизированной воды. Обрабатывайте ультразвуком на частоте 40 кГц в течение 30 минут и тщательно перемешайте.
2. Добавьте в раствор пептида 40 мкл гидроксида натрия (1 М, отфильтрованный через фильтр 0,22 мкм). Перемешайте и тщательно перемешайте. Продолжайте ультразвуковую обработку в течение 15 минут, пока раствор полностью не осветлит.
3. Добавьте 60 μл соляно....

Результаты

Три описанных в этой статье метода приготовления пептидных гидрогелей обеспечивают быстрое, доступное и простое производство. Функция гидрогеля связана с его пептидной последовательностью. В данном случае пептид ECF-5 используется в качестве репрезентативного приме?.......

Обсуждение

В последние несколько десятилетий, после открытия самоорганизующихся пептидных последовательностей, полученных из амилоидных белков, на основе их свойств было разработано множество самоорганизующихся пептидов, демонстрирующих значительный потенциал для применен.......

Материалы

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	/