Name: הכנת פפטידים הידרוגלים יציבים מכנית בהרכבה עצמית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-09-06T14:45:00.000+00:00
Duration: 5 min 24 s
Description: למד את שיטות ההרכבה העצמית של פפטידים להידרוג'לים יציבים מכנית בתנאי סביבה משתנים. הפרוטוקול מדגים יישומים ביורפואיים ויתרונות על פני הידרוג'לים פולימריים מסורתיים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<meta charset="utf8"></head><body> פפטיד הידרוג'לס: שיטות לג'לציה תגובתית לסביבה של ECF-5

<ol><li>Whitesides, G. M., Mathias, J. P., Seto, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+self-assembly+and+nanochemistry%3A+a+chemical+strategy+for+the+synthesis+of+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Molecular self-assembly and nanochemistry: a chemical strategy for the synthesis of nanostructures.</a> Science. 254 (5036), 1312-1319 (1991).</li>
<li>Matson, J. B., Zha, R. H., Stupp, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peptide+self-assembly+for+crafting+functional+biological+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Solid+State+Mater+Sci%22%5BJournal%5D)">Peptide self-assembly for crafting functional biological materials.</a> Curr Opin Solid State Mater Sci. 15 (6), 225-235 (2011).</li>
<li>Itzha, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peptide+self-assembly+as+a+strategy+for+facile+immobilization+of+redox+enzymes+on+carbon+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon+Energy%22%5BJournal%5D)">Peptide self-assembly as a strategy for facile immobilization of redox enzymes on carbon electrodes.</a> Carbon Energy. 5 (11), e411(2023).</li>
<li>Rosa, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Incorporation+of+PEG+diacrylates+%28PEGDA%29+generates+hybrid+Fmoc-FF+hydrogel+matrices%5BTitle%5D)+AND+%22Gels%22%5BJournal%5D)">Incorporation of PEG diacrylates (PEGDA) generates hybrid Fmoc-FF hydrogel matrices.</a> Gels. 8 (12), 831(2022).</li>
<li>Balasco, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembled+materials+based+on+fully+aromatic+peptides%3A+The+impact+of+tryptophan%2C+tyrosine%2C+and+dopa+residues%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Self-assembled materials based on fully aromatic peptides: The impact of tryptophan, tyrosine, and dopa residues.</a> Langmuir. 40 (2), 1470-1486 (2024).</li>
<li>Bolan, F., et al. Intracerebral administration of a novel self-assembling peptide hydrogel is safe and supports cell proliferation in experimental intracerebral haemorrhage. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBolan%2C+F+%22Transl+Stroke+Res%22">Transl Stroke Res</a>. , (2023).</li>
<li>Tsutsumi, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Osteoblastic+differentiation+on+hydrogels+fabricated+from+Ca2%2B+responsive+self-assembling+peptides+functionalized+with+bioactive+peptides%5BTitle%5D)+AND+%22Bioorg+Med+Chem%22%5BJournal%5D)">Osteoblastic differentiation on hydrogels fabricated from Ca2+ responsive self-assembling peptides functionalized with bioactive peptides.</a> Bioorg Med Chem. 26 (12), 3126-3132 (2018).</li>
<li>Li, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembled+peptide+hydrogels+in+regenerative+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Gels%22%5BJournal%5D)">Self-assembled peptide hydrogels in regenerative medicine.</a> Gels. 9 (8), 653(2023).</li>
<li>Guan, T., Li, J., Chen, C., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembling+peptide-based+hydrogels+for+wound+tissue+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Sci%22%5BJournal%5D)">Self-assembling peptide-based hydrogels for wound tissue repair.</a> Adv Sci. 9 (10), e2104165(2022).</li>
<li>La, M. S., Di, N. C., Onesto, V., Marasco, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembling+peptides%3A+From+design+to+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mol+Sci%22%5BJournal%5D)">Self-assembling peptides: From design to biomedical applications.</a> Int J Mol Sci. 22 (23), 12662(2021).</li>
<li>Gao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+self-assembled+peptides+as+drug+carriers%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Advances in self-assembled peptides as drug carriers.</a> Pharmaceutics. 15 (2), 482(2023).</li>
<li>Zhang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Injectable+and+pH-responsive+self-assembled+peptide+hydrogel+for+promoted+tumor+cell+uptake+and+enhanced+cancer+chemotherapy%5BTitle%5D)+AND+%22Biomater+Sci%22%5BJournal%5D)">Injectable and pH-responsive self-assembled peptide hydrogel for promoted tumor cell uptake and enhanced cancer chemotherapy.</a> Biomater Sci. 10 (3), 854-862 (2022).</li>
<li>Shen, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomembrane+induced+in+situ+self-assembly+of+peptide+with+enhanced+antimicrobial+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Biomater+Sci%22%5BJournal%5D)">Biomembrane induced in situ self-assembly of peptide with enhanced antimicrobial activity.</a> Biomater Sci. 8 (7), 2031-2039 (2020).</li>
<li>Shao, T., Falcone, N., Kraatz, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supramolecular+peptide+gels%3A+Influencing+properties+by+metal+ion+coordination+and+their+wide-ranging+applications%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Omega%22%5BJournal%5D)">Supramolecular peptide gels: Influencing properties by metal ion coordination and their wide-ranging applications.</a> ACS Omega. 5 (3), 1312-1317 (2020).</li>
<li>Abul-Haija, Y. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cooperative%2C+ion-sensitive+co-assembly+of+tripeptide+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Commun%22%5BJournal%5D)">Cooperative, ion-sensitive co-assembly of tripeptide hydrogels.</a> Chem Commun. 53 (69), 9562-9565 (2017).</li>
<li>Tao, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zinc-ion-mediated+self-assembly+of+forky+peptides+for+prostate+cancer-specific+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Commun%22%5BJournal%5D)">Zinc-ion-mediated self-assembly of forky peptides for prostate cancer-specific drug delivery.</a> Chem Commun. 54 (37), 4673-4676 (2018).</li>
<li>Apostolopoulos, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Global+review+on+short+peptides%3A+Frontiers+and+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Molecules%22%5BJournal%5D)">A Global review on short peptides: Frontiers and perspectives.</a> Molecules. 26 (2), 430(2021).</li>
<li>Zhang, R. S. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rheological+characterization+and+mechanical+properties+of+self-assembled+peptide+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Rheological characterization and mechanical properties of self-assembled peptide hydrogels.</a> Soft Matter. 15 (11), 2370-2380 (2019).</li>
<li>Li, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peptide-based+nanomaterials%3A+Self-assembly%2C+properties+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Bioact+Mater%22%5BJournal%5D)">Peptide-based nanomaterials: Self-assembly, properties and applications.</a> Bioact Mater. 11, 268-282 (2021).</li>
<li>Sedighi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multifunctional+self-assembled+peptide+hydrogels+for+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Polymers+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Multifunctional self-assembled peptide hydrogels for biomedical applications.</a> Polymers (Basel). 15 (5), 1160(2023).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>3-אמינופרופיל)טריאתוקסילאן</td><td>אלאדין</td><td>A107147</td><td>/</td></tr><tr><td>מיקרוסקופ כוח אטומי</td><td>Bruker</td><td>Multimode Nanoscope VIII</td><td>/</td></tr><tr><td>CaCl2</td><td>Aladdin</td><td>C290953</td><td>/</td></tr><tr><td>Diphenylalanine (FF)</td><td>סיניפפטיד</td><td>להתאמה אישית</td><td>טוהר > 95%</td></tr> <tr><td>DMSO</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>34869</td><td>/ </td></tr><tr><td>פפטידים ECF-5</td><td>רצף פפטידים סיניים</td>: טוהר <td>ECAFF</td><td>> 95%</td></tr> <tr><td>חומצה הידרוכלורית</td><td>אלאדין</td><td>H399657&nbsp;</td><td>/</td></tr><tr><td>נציץ</td><td>סיגמא-אולדריץ</td><td>' AFM-71856-02</td><td>/</td></tr><tr><td>פוספט חוצץ</td><td>מלח אלאדין</td><td>P492453</td><td>/</td></tr><tr><td>ריאומטר</td><td>אנטון פאר GmbH</td><td>MCR302</td><td>/</td></tr><tr><td>שלוחת סיליקון</td><td>MikroMasch</td><td>XSC11</td><td>/</td></tr><tr><td>נתרן כלורי</td><td>אלאדין</td><td>C111549</td><td>/</td></tr><tr><td>נתרן הידרוקסיד</td><td>אלאדין</td><td>S140903</td><td>/ </td></tr><tr><td>TRIS הידרוכלוריד</td><td>אלאדין</td><td>T431531</td><td>/</td></tr></tbody></table>

הכנת פפטידים הידרוג'לים יציבים מכנית בהרכבה עצמית

Preparation of Mechanically Stable Self-Assembled Peptides Hydrogels

שלוש השיטות המתוארות במאמר זה להכנת הידרוג'לים פפטידים מאפשרות ייצור מהיר, זול ופשוט. תפקידו של ההידרוג'ל קשור לרצף הפפטידי שלו. כאן, פפטיד ECF-5 משמש כדוגמה מייצגת כדי להדגים את המאפיינים הפיזיים שלו, כולל מורפולוגיה מיקרוסקופית ותכונות מכניות.
כפי שניתן לראות באיור 1A ובאיור משלים 1, פפטיד ECF-5 מכיל רצף דמוי גלוטתיון ורצף דיפפטיד פנילאלניל, אשר מעניקים לו את תכונות ההפחתה של גלוטתיון ואת היכולת להרכיב את עצמו. הפפטיד ECF-5 הומס מראש ב-DMSO ולאחר מכן עורבב במהירות עם תמיסה מימית. בשלב זה, הפפטיד עבר הרכבה עצמית מהירה, ויצר ג'ל מוצק בתוך דקות. כאשר ריכוז הפפטיד הסופי עולה על 1%, ניתן להרים את הג'ל עם פינצטה.
הדמיית מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) של משטח הג'ל חשפה רשת של סיבים פפטידים רבים עם נקבוביות צפופות הלוכדות מים. לאחר דילול, המורפולוגיה של סיבים בודדים, כפי שמוצג באיור 1D, מציגה גובה של כ-3.5 ננומטר, מה שיוצר פסי סיבים רחבים עקביים מאוד. זה עולה בקנה אחד עם מורפולוגיית הסיבים שנצפתה ברשת הג'ל. בנוסף, בתנאים ניטרליים, יוני מתכת סידן יכולים גם לגרום לפפטיד ליצור הידרוג'ל, אם כי תהליך זה איטי יחסית ומביא לג'ל רך יותר.
ההתנהגות המקרוסקופית של הידרוג'לים שהוכנו באמצעות שלוש השיטות – תגובת pH, חיבור מתכות וחילופי ממסים – מודגמת באיור 2A. בהשוואה למים שעברו דה-יוניזציה, כל ההידרוג'לים הפגינו תכונות מוצקות למחצה. ריאולוגיה משמשת בדרך כלל כדי להבדיל הידרוג'לים מסולות.
הצמיגות המקרוסקופית של הידרוג'לים ECF-5 המתקבלים באמצעות שלוש שיטות ג'לציה אלה הושוותה באמצעות טכניקות ראולוגיות. כפי שניתן לראות באיור 2, הידרוג'ל ECF-5 הפגין צמיגות האופיינית להידרוג'לים טיפוסיים. במתח של 0.3%, מתואר הקשר בין מודולוס האחסון (G') ומודולוס ההפסד (G'') בתדרים שונים. הידרוג'ל ECF-5 הראה מתאם חלש עם תדירות. מודולוס האחסון (G') של הידרוג'לים שהתקבלו בשלוש השיטות היה בערך 10 kPa, שהוא בערך פי 10 גדול יותר ממודולוס האובדן (G'') והדגים תכונות הידרוג'ל מוצקות למחצה טיפוסיות (איור 2B). זה מצביע על כך ECF-5 hydrogels, ללא קשר לשיטת ההכנה, להציג צמיגות הידרוג'ל טיפוסי.
תרשימים של מודולוס אחסון (G') ומודולוס הפסד (G'') לעומת רמת מאמץ של 10 ראד/שנייה (איור 2C) הראו שגם G' וגם G' נשארו כמעט קבועים בטווח המאמץ של 0.1% עד 10%, כאשר G' היה גבוה בערך פי 10 מ-G'. זה מצביע על כך שההידרוג'לים ECF-5 הם הידרוג'לים ויסקו-אלסטיים טיפוסיים המסוגלים לעמוד בלחץ.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67267/67267fig01.jpg"> איור 1: הידרוג'לים פפטידים ECF-5. (A) המבנה הכימי של ECF-5. (B) מורפולוגיה מקרוסקופית של הידרוג'ל פפטידי ECF-5 בריכוז של 1%. (C) מיקרו-מבנה של משטח ההידרוג'ל. (D) מורפולוגיה מיקרוסקופית של סיבי פפטיד ECF-5. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67267/67267fig01large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67267/67267fig02.jpg"> איור 2: מורפולוגיה מקרוסקופית ואפיון ראולוגי של הידרוג'לים. (A) מורפולוגיה מקרוסקופית של הידרוג'לים בשלושה תנאי הידרוג'ל מושרים שונים, כולם עם ריכוז סופי של פפטיד ECF-5 של 3 מ"ג/מ"ל. תלות בתדירות (B) ומתח (B) של מודולוס האחסון (G') ומודולוס אובדן (G'') של הידרוג'ל ECF-5 בשלושה תנאי אינדוקציה בריכוז של 1%. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67267/67267fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
איור משלים 1: ניתוח LC-MS של ECAFF פפטידי. (A) שיא בזמן השמירה של 13.238 דקות הוא שיא המוצר. פולט העמוד נוטר ב-220 ננומטר וקצב זרימה של 1 מ"ל/דקה עם 0.1% חומצה טריפלואורואצטית ב-100% אצטוניטריל. תשואת ECF-5 היא 97.33%. (B) ספקטרומטריית ESI/מסה מאשרת שהמשקל המולקולרי של ECF-5 הוא 616.1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67267/Supplementary%20Figure%201.zip" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>

Peptide hydrogels are highly hydrophilic, three-dimensional network gels formed by the self-assembly of nanofibers or polymers, creating water-locking ...

preparation-of-mechanically-stable-self-assembled-peptides-hydrogels

Research

JoVE Journal

Biochemistry

ביוכימיה

בסרטון זה ידגים שיטה מהירה, יעילה לmethacrylate פולי (אתילן גליקול), המאפשר polymerizations שרשרת וסינתזת הידרוג'ל. זה ידגים כיצד להציג את פונקציות methacrylamide דומות לפפטידים, שיטות אנליטיות נפוצות פרטים כדי להעריך את יעילות functionalization, לספק הצעות לפתרון בעיות ושינויים מתקדמים, ולהדגים טכניקות אפיון הידרוג'ל טיפוסיות.

Functionalization בסיוע מיקרוגל של פולי (אתילן גליקול) ופפטידים על השרף לשימוש בPolymerizations שרשרת וגיבוש Hydrogel

מאמר זה מתאר את היווצרותם של מבנים מבוססי פפטיד הורה מאוד על ידי התהליך הספונטני של הרכבה עצמית. השיטה מנצלת פפטידים זמינים מסחרי וציוד מעבדה משותפת. טכניקה זו יכולה להיות מיושמת על מגוון רחב של פפטידים ועשויה להוביל לגילוי של מכלולים המבוסס על פפטיד חדשים.

היווצרות של מבני Biomolecular הוזמנו על ידי ההרכבה העצמית של פפטידים קצרים

אנו מציגים הידרוג'ל חדש polyacrylamide, נקרא הידרוקסי-PAAm, המאפשר ישיר מחייב של חלבוני ECM עם עלות או מומחיות מינימאלית. שילוב של הידרוקסי-PAAm הידרוג עם הדפסת microcontact מאפשרת שליטה עצמאית של רמזים רבים של microenvironment התא הטבעי ללימוד mechanostransduction הסלולרי.

הכנת הידרוקסי-PAAm הידרוג לצימוד האפקטים של רמזי mechanotransduction

אנו מציגים את הסינתזה של הידרוג'ל-תיווך intein פיצול חלבון. אבני הבניין של הידרוג'ל הזה הוא שני קופולימרים חלבון המכילים כל מקטע של חלבון trimeric המשמש כcrosslinker וחצי אחד של intein מפוצלת. ערבוב של שני קופולימרים החלבון מעורר תגובת טרנס שחבור intein, מניב יחידת פוליפפטיד שעצמי מרכיבה לתוך הידרוג'ל. הידרוג'ל זו משלבת חלבונים כדוריים מאוד פונקציונליים pH והטמפרטורה יציבה, תואם עם ממסים אורגניים, ובקלות.

סינתזה של חלבון מלאכותי בתיווך intein Hydrogel

אנו מתארים תהליך רציף להיווצרות בתיווך אור ודפוס ביוכימי לאחר מכן של מטריצות הידרוג'ל סינתטיות ליישומי תרבית תאים תלת מימדיים. מודגמת בנייה ושינוי של הידרוג'לים עם כימיה של פוטו-קליק תואם ציטו. בנוסף, מוצגות טכניקות קלות לכימות והתבוננות בדפוסים וקביעת כדאיות התאים בתוך הידרוג'לים אלה.

אור בתיווך גיבוש דפוסים של הידרוג עבור יישומי תרבית תאים

פרוטוקולים מתוארים להרכבת מתכלה thermoresponsive hydrogels מבוסס על hydrazone cross-linking של oligomers פולימריים על הסולם בתפזורת, microscale, ו ננו, והשני עבור הכנת ג'ל חלקיקים והן nanofibers.

בדיית Thermoresponsive Hydrogels מתכלה-פיסיקליות מרובים באמצעות שחול תגובתי, מיקרופלואידיקה, הרכבה עצמית, Electrospinning

שיטות שונות כדי לתפעל אדריכלות תלת מימדי המבוסס על חלבון hydrogels מוערכים פה לגבי תכונות החומר. הרשתות macroporous הן functionalized עם פפטיד תא-דבק, הכדאיות שלהם בתרבות תא מוערך באמצעות שתי שורות תאים מודל שונה.

טיפול קל של ארכיטקטורות ב Hydrogels חלבון מבוססת ליישומים תרבות תא

בשיטה זו, אנו משתמשים photopolymerization, לחץ על כימיה טכניקות ליצירת דפוסים חלבון או פפטיד על פני השטח של hydrogels פוליאתילן גליקול (PEG), מתן מתאושש אותות ביו לצורך המחקר של תגובות הסלולר במבחנה .

תכנים חלבונים ביו או פפטידים על הידרוג באמצעות פוטוכימיה עבור יישומים ביולוגיים

פרוטוקול מוצג לסינתזה של תרופות מקודד מידע ועבור הרכבה עצמית מכוונת של הפטואידים האלה לתוך סולמות מולקולריים באמצעות אמינים ו-aldehydes כזוגות דינמיים בעלי הקשר הדינמי, לואיס חומצי נדיר-אדמה triflates מתכת כריאגנטים רב תפקידים.

סינתזה של מידע-מיסב פטואידים והרכבה עצמית בימוי דינמי

פרוטוקול זה נועד להעריך פפטידים ביו-פונקציונליים להרכבה עצמית עבור הידבקות תאים, מורפולוגיה אורגנואידית וביטוי גנים על ידי אימונוסטיין. אנו נשתמש בקו תאי סרטן המעי הגס כדי לספק דרך חסכונית להשגת אורגנואידים לבדיקות אינטנסיביות.

ייצור ואפיון אורגנואידים מסרטן המעי הגס SW1222 בקו תאים במטריצת פפטיד אולטרה-קצרה להרכבה עצמית

למד את שיטות ההרכבה העצמית של פפטידים להידרוג'לים יציבים מכנית בתנאי סביבה משתנים. הפרוטוקול מדגים יישומים ביורפואיים ויתרונות על פני הידרוג'לים פולימריים מסורתיים.

הכנת פפטידים הידרוג'לים יציבים מכנית בהרכבה עצמית

גלה סרטונים נוספים