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.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Получение механически стабильных самоорганизующихся пептидов гидрогелей
В этой статье
Краткое содержание
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
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Подробная информация о плазмидах, реагентах и оборудовании, использованных в этом исследовании, приведена в Таблице материалов.
1. Метод отклика на pH
- Добавьте 5 мг пептидов ECF-5 в 400 μл деионизированной воды. Обрабатывайте ультразвуком на частоте 40 кГц в течение 30 минут и тщательно перемешайте.
- 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.
- Добавьте 60 μл соляно....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
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 примера для демонстрации его физических характеристик, включая микроскопическую морфологию и механические свойства.
Как показано на рисунке 1А и дополнительном рисунке 1, пептид ECF-5 содержи.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
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 применения в биомедицине и материаловедении. Пептидные гидрогели продемонстрировали уникальные возможности биофункционализации в культуре тканей, доставке лекарств и лечении опухолей20.
<.......Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.
Благодарности
Это исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (NoNo 11674344 и 22201026) и Ключевой исследовательской программой передовых наук, CAS (грант No QYZDJ-SSW-SLH019).
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 3-Аминопропил)триэтоксисилан | Аладдин | A107147 | / |
| Атомно-силовая микроскопия | Bruker | Многомодовый наноскоп VIII | / |
| CaCl2 | Аладдин | C290953 | / |
| Дифенилаланин (FF) | Китайский пептид | настраиваемый | > 95% |
| ДМСО | Сигма-олдрич | 34869 | / |
| ECF-5 Пептиды Последовательность | китайских пептидов | : ECAFF | Purity > 95% |
| Соляная кислота | Аладдин | H399657 | / |
| Слюда | сигма-олдрич | AFM-71856-02 | / |
| Фосфат буферизированный физиологический | Аладдин | P492453 | / |
| Реометр | Anton Paar GmbH | MCR302 | / |
| Кремниевые консоли | MikroMasch | XSC11 | / |
| Хлорид натрия | Аладдин | C111549 | / |
| Гидроксид натрия | Аладдин | S140903 | / |
| ТРИС гидрохлорид | Аладдин | T431531 |
Ссылки
- Whitesides, G. M., Mathias, J. P., Seto, C. T. Molecular self-assembly and nanochemistry: a chemical strategy for the synthesis of nanostructures. Science. 254 (5036), 1312-1319 (1991).
- Matson, J. B., Zha, R. H., Stupp, S. I. Peptide sel....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
