Войти
Пептидные амфифилы (PA) - это молекулы на основе пептидов, которые самособираются в супрамолекулярные наноструктуры, в том числе; сферические мицеллы, скрученные ленты и нановолокна с высоким аспектным отношением. Пептидный амфифил обычно включает гидрофильную пептидную последовательность, присоединенную к липидному хвосту, то есть гидрофобную алкильную цепь с 10-16 атомами углерода. Следовательно, их можно рассматривать как тип липопептида. Особый тип PA состоит из чередующихся заряженных и нейтральных остатков в повторяющейся структуре, таких как RADA16-I. PA были разработаны в 1990-х и начале 2000-х годов и могли использоваться в различных областях медицины, включая наноносители, нанопрепараты и агенты визуализации. Однако, возможно, их главный потенциал заключается в регенеративной медицине для культивирования и доставки клеток и факторов роста.
Пептидные амфифилы были разработаны в 1990-х годах. Впервые они были описаны группой Мэтью Тиррелла в 1995 году. Эти первые сообщенные молекулы ПА состояли из двух доменов: один с липофильным характером, а другой с гидрофильными свойствами, что позволяло самосборку в сферические супрамолекулярные структуры. структуры в результате ассоциации липофильных доменов вдали от растворителя (гидрофобный эффект), что привело к образованию ядра наноструктуры. Гидрофильные остатки подвергаются воздействию воды, что приводит к образованию растворимой наноструктуры.
Работа в лаборатории Сэмюэля И. Ступпа, проведенная Хартгеринком и др. В начале 2000-х, сообщила о новом типе ПА, который может самособираться в удлиненные наноструктуры. Эти новые PA содержат три области: гидрофобный хвост, область аминокислот, образующих бета-лист, и заряженный пептидный эпитоп, предназначенный для обеспечения растворимости молекулы в воде. Кроме того, PA могут содержать нацеливающий или сигнальный эпитоп, который позволяет сформированным наноструктурам выполнять биологическую функцию, направленную или сигнализирующую, посредством взаимодействия с живыми системами. Механизм самосборки этих ПА представляет собой комбинацию водородных связей между аминокислотами, образующими бета-лист, и гидрофобного коллапса хвостов, что приводит к образованию цилиндрических мицелл, которые представляют пептидный эпитоп с чрезвычайно высокой плотностью. на поверхности нановолокна. Путем изменения pH или добавления противоионов для экранирования заряженных поверхностей волокон можно формировать гели. Было показано, что введение растворов пептидных амфифилов in vivo приводит к образованию геля in situ из-за присутствия противоионов в физиологических растворах. Это, наряду с полной биоразлагаемостью материалов, предполагает многочисленные применения в терапии in vitro и in vivo.
Модульный характер химии позволяет регулировать как механические свойства, так и биоактивность получаемых самоорганизующихся волокон и гелей. Биоактивные последовательности можно использовать для связывания факторов роста с целью локализации и представления их в клетках с высокой плотностью или для прямого имитации функции эндогенных биомолекул. Эпитопы, имитирующие адгезивную петлю RGD в фибронектине, последовательность IKVAV в ламинине и консенсусную последовательность для связывания сульфата гепарина - это лишь некоторые из них. из большой библиотеки синтезированных последовательностей. Было показано, что эти молекулы и материалы, изготовленные из них, эффективны в стимулировании адгезии клеток, заживлении ран, минерализации костей, дифференцировке клеток и даже восстановлении функции после повреждения спинного мозга у мышей.
В дополнение к этому пептидные амфифилы можно использовать для формирования более сложных архитектур, которые можно настраивать по запросу. В последние годы в результате двух открытий были получены биоактивные материалы с более совершенной структурой и потенциальным применением. В одном исследовании термическая обработка растворов пептидных амфифилов привела к образованию в материале больших доменов двойного лучепреломления, которые можно было выровнять с помощью слабой силы сдвига в один сплошной монодоменный гель выровненных нановолокон. Низкие силы сдвига, используемые при выравнивании материала, позволяют инкапсулировать живые клетки внутри этих выровненных гелей и предлагают несколько применений в регенерации тканей, которые зависят от полярности клеток и выравнивания для функции. В другом исследовании комбинация положительно заряженных пептидных амфифилов и отрицательно заряженных длинных биополимеров привела к образованию иерархически упорядоченных мембран. Когда два раствора приводят в контакт, электростатическое комплексообразование между компонентами каждого раствора создает диффузионный барьер, который предотвращает смешивание растворов. Со временем разница осмотического давления приводит к прохождению цепей полимера через диффузионный барьер в компартмент пептидного амфифила, что приводит к образованию волокон, перпендикулярных границе раздела, которые со временем растут. Эти материалы могут быть выполнены в форме плоских мембран или сферических мешочков, капая один раствор в другой. Эти материалы достаточно прочные, чтобы их можно было обрабатывать механически, и можно получить доступ к ряду механических свойств, изменив условия и время роста. Они могут включать биоактивные пептидные амфифилы, инкапсулировать клетки и биомолекулы, а также являются биосовместимыми и биоразлагаемыми.
