Name: Preparação de hidrogéis de peptídeos automontados mecanicamente estáveis (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-09-06T14:45:00.000+00:00
Duration: 5 min 24 s
Description: Aprenda a preparar hidrogéis de peptídeos com automontagem induzida por condições ambientais. Este método demonstra a estabilidade mecânica e o potencial biofuncional desses biomateriais para aplicações biomédicas.

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<meta charset="utf8"></head><body> Hidrogéis peptídicos: métodos para gelificação ambientalmente responsiva de 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>
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<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>
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<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>
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<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>
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<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-Aminopropil) trietoxissilano</td><td>Aladdin</td><td>A107147</td> <td>/</td></tr> <tr><td>Microscopia de Força Atômica</td><td>Bruker</td><td>Multimode Nanoscope VIII</td> <td>/</td></tr> <tr><td>CaCl 2 </td> <td>Aladdin</td><td>C290953</td><td></td></tr> <tr><td>/ Difenilalanina (FF)</td> Pureza <td>personalizável</td> de <td>peptídeo chinês</td><td>> 95%</td></tr> <tr><td>DMSO</td><td>Sigma-aldrich</td><td>34869</td> <td>/ </td></tr><tr><td>Peptídeos ECF-5</td><td>Sequência de peptídeos chineses</td><td>: Pureza ECAFF</td><td>> 95%</td></tr><tr><td>Ácido clorídrico</td><td>Aladdin</td><td>H399657&nbsp;</td><td>/</td></tr><tr><td>Mica</td><td>Sigma-aldrich</td><td>AFM-71856-02</td> <td>/</td></tr> <tr><td>Fosfato Tampolado</td><td>Salino Aladdin</td><td>P492453</td> <td>/</td></tr> <tr><td>Reômetro</td><td>Anton Paar GmbH</td><td>MCR302</td> <td>/</td></tr> Silício <tr><td>Cantilevers</td><td>MikroMasch</td><td>XSC11</td> <td>/</td></tr> <tr><td>Cloreto de Sódio</td><td>Aladdin</td><td>C111549</td> <td>/</td></tr> <tr><td>Hidróxido de Sódio</td><td>Aladdin</td><td>S140903</td> <td>/ </td></tr><tr><td>Cloridrato de TRIS</td><td>Aladdin</td><td>T431531</td><td>/</td></tr></tbody></table>

preparação de hidrogéis de peptídeos automontados mecanicamente estáveis

Preparation of Mechanically Stable Self-Assembled Peptides Hydrogels

Os três métodos descritos neste artigo para preparar hidrogéis peptídicos permitem uma produção rápida, acessível e direta. A função do hidrogel está relacionada à sua sequência peptídica. Aqui, o peptídeo ECF-5 é usado como um exemplo representativo para demonstrar suas características físicas, incluindo morfologia microscópica e propriedades mecânicas.
Conforme mostrado na Figura 1A e na Figura Suplementar 1, o peptídeo ECF-5 contém uma sequência semelhante à glutationa e uma sequência de dipeptídeo fenilalanil, que lhe conferem as propriedades redutoras da glutationa e a capacidade de se auto-montar. O peptídeo ECF-5 foi pré-dissolvido em DMSO e depois rapidamente misturado com uma solução aquosa. Nesta fase, o peptídeo passou por uma rápida automontagem, formando um gel sólido em poucos minutos. Quando a concentração final do peptídeo excede 1%, o gel pode ser coletado com uma pinça.
A imagem de microscopia de força atômica (AFM) da superfície do gel revelou uma rede de numerosas fibras peptídicas com poros densos que retêm a água. Após a diluição, a morfologia das fibras individuais, conforme mostrado na Figura 1D, exibe uma altura de aproximadamente 3,5 nm, formando bandas de fibras mais largas altamente consistentes. Isso é consistente com a morfologia da fibra observada na rede de gel. Além disso, em condições neutras, os íons metálicos de cálcio também podem induzir o peptídeo a formar um hidrogel, embora esse processo seja relativamente mais lento e resulte em um gel mais macio.
O comportamento macroscópico dos hidrogéis preparados usando os três métodos - resposta de pH, adição de metal e troca de solvente - é ilustrado na Figura 2A. Em comparação com a água deionizada, todos os hidrogéis exibiram propriedades semissólidas. A reologia é comumente usada para diferenciar hidrogéis de sóis.
A viscoelasticidade macroscópica dos hidrogéis ECF-5 obtidos por meio desses três métodos de gelificação foi comparada por meio de técnicas reológicas. Conforme mostrado na Figura 2, o hidrogel ECF-5 exibiu a viscoelasticidade característica dos hidrogéis típicos. Em uma deformação de 0,3%, a relação entre o módulo de armazenamento (G') e o módulo de perda (G'') em diferentes frequências é representada. O hidrogel ECF-5 apresentou fraca correlação com a frequência. O módulo de armazenamento (G') dos hidrogéis obtidos pelos três métodos foi de aproximadamente 10 kPa, que é cerca de 10 vezes maior que o módulo de perda (G'') e demonstrou propriedades típicas de hidrogel semi-sólido (Figura 2B). Isso indica que os hidrogéis ECF-5, independentemente do método de preparação, exibem viscoelasticidade típica do hidrogel.
Os gráficos do módulo de armazenamento (G') e do módulo de perda (G'') versus o nível de deformação a 10 rad/s (Figura 2C) mostraram que G' e G'' permaneceram quase constantes na faixa de deformação de 0,1% a 10%, com G' sendo cerca de 10 vezes maior que G''. Isso sugere que os hidrogéis ECF-5 são hidrogéis viscoelásticos típicos capazes de suportar tensões.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67267/67267fig01.jpg"> Figura 1: Hidrogéis peptídicos ECF-5. (A) Estrutura química do ECF-5. (B) Morfologia macroscópica do hidrogel peptídico ECF-5 na concentração de 1%. (C) Microestrutura da superfície do hidrogel. (D) Morfologia microscópica das fibras peptídicas ECF-5. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67267/67267fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67267/67267fig02.jpg"> Figura 2: Morfologia macroscópica e caracterização reológica de hidrogéis. (A) Morfologia macroscópica de hidrogéis sob três diferentes condições de hidrogel induzido, todas com uma concentração final de peptídeo ECF-5 de 3 mg / mL. Dependência da frequência (B) e da deformação (B) do módulo de armazenamento (G') e do módulo de perda (G'') do hidrogel ECF-5 sob três condições de indução na concentração de 1%. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67267/67267fig02large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Figura suplementar 1: Análise LC-MS do peptídeo ECAFF. (A) O pico no tempo de retenção de 13,238 min é o pico do produto. O eluato da coluna foi monitorado a 220 nm e uma taxa de fluxo de 1 mL / min com ácido trifluoroacético a 0,1% em acetonitrila a 100%. O rendimento do ECF-5 é de 97,33%. (B) ESI/espectrometria de massa confirma que o peso molecular do ECF-5 é 616,1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67267/Supplementary%20Figure%201.zip" target="_blank">Clique aqui para baixar este arquivo.</a>

Preparação de hidrogéis de peptídeos automontados mecanicamente estáveis

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

Bioquímica

Este vídeo é ilustrar um método rápido, eficiente para metacrilato de poli (etileno-glicol), permitindo que as polimerizações de cadeia e síntese de hidrogel. Ele vai demonstrar como a introdução de funcionalidades semelhante metacrilamida em peptídeos, detalhe métodos analíticos comuns para avaliar a eficiência de funcionalização, fornecer sugestões para a solução de problemas e modificações avançadas, e demonstrar técnicas típicas de caracterização hidrogel.

A funcionalização assistida por microondas, de poli (etileno glicol) e Peptídeos On-resina para uso em Polimerizações cadeia e formação de hidrogel

Este documento descreve a formação de estruturas com base em peptídeos altamente ordenada pelo processo espontâneo de auto-montagem. O método utiliza peptídeos comercialmente disponíveis e equipamento de laboratório comum. Esta técnica pode ser aplicada a uma grande variedade de péptidos e podem conduzir à descoberta de novos conjuntos com base em peptídeos.

A formação de estruturas biomoleculares ordenada pelo auto-montagem de pequenos peptídeos

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Apresentamos a síntese de um hidrogel mediada-intein desdobramento da proteína. Os blocos de construção da presente hidrogel são dois copolímeros de proteínas, cada uma contendo uma subunidade de uma proteína trimérica, que serve como um agente de ligação cruzada e uma metade de um intein dividida. A mistura dos dois copolímeros de proteínas desencadeia uma reacção de splicing trans intein, obtendo-se uma unidade de poliptido que se auto-monta para um hidrogel. Este hidrogel é altamente pH e...

Síntese de uma proteína artificial intein mediada Hidrogel

Descrevemos um processo sequencial para formação mediada por luz e subsequente padronização bioquímica de matrizes de hidrogel sintético para aplicações de cultura de células tridimensionais. A construção e modificação de hidrogéis com química de fotoclique citocompatível é demonstrada. Além disso, são apresentadas técnicas fáceis para quantificar e observar padrões e determinar a viabilidade celular dentro desses hidrogéis.

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Os protocolos são descritos para a fabricação de hidrogel degradáveis thermoresponsive baseado no hidrazona cross-linking de oligômeros polímeros na escala a granel, microescala e escala nanométrica, último para preparação do gel de nanopartículas e nanofibras.

Fabricando degradáveis hidrogel de Thermoresponsive em várias escalas de comprimento através da extrusão reativa, microfluídica, auto-montagem e eletrofiação

Diferentes métodos para manipular a arquitetura tridimensional em hidrogel à base de proteínas são avaliados aqui com respeito a propriedades do material. As redes se são acrescidas com um peptídeo de célula-adesivo, e sua viabilidade na cultura de pilha é avaliada usando duas linhas de células de modelo diferente.

Fácil manipulação das arquiteturas em hidrogel à base de proteínas para aplicações de cultura de células

Neste método, utilizamos a fotopolimerização e técnicas de química clique para criar padrões de proteína ou peptídeo na superfície de hidrogel de polietileno glicol (PEG), fornecendo imobilizada sinais bioativos para o estudo da resposta celular em vitro .

Padronização bioativas proteínas ou peptídeos em hidrogel usando fotoquímica para aplicações biológicas

Um protocolo é apresentado para a síntese de oligômeros peptoides codificados por informações e para a auto-montagem dirigida por sequência desses peptoides em escadas moleculares usando aminas e aldeídos como pares reagentes covalentes dinâmicos e Lewis ácido rare-terra triflates metálicos como reagentes multi-função.

Síntese de Peptoides portadores de informações e sua Auto-montagem Dinâmica Covalent e dirigida por sequência

Este protocolo tem como objetivo avaliar peptídeos biofuncionais de automontagem quanto à adesão celular, morfologia organoide e expressão gênica por imunocoloração. Usaremos uma linha celular de câncer colorretal para fornecer uma maneira econômica de obter organoides para testes intensivos.

Fabricação e caracterização de organoides de câncer colorretal da linha celular SW1222 em matriz peptídica de automontagem ultracurta

Aprenda a preparar hidrogéis de peptídeos com automontagem induzida por condições ambientais. Este método demonstra a estabilidade mecânica e o potencial biofuncional desses biomateriais para aplicações biomédicas.

Preparação de hidrogéis de peptídeos automontados mecanicamente estáveis

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