Репортаж от Wedoany，Команда Владимира А. Азова из Университета Свободного государства (University of the Free State) в Блумфонтейне, ЮАР, перепроектировала аминокислоты, наделив пептидные гидрогели новыми функциями, такими как флуоресценция и окислительно-восстановительная реактивность, что открывает новые материалы для таких областей, как доставка лекарств и биоэлектроника.
Пептидные гидрогели перспективны в области биоматериалов, однако их функциональное разнообразие долгое время было ограничено. Команда Азова подошла к проблеме с химической модификации аминокислот, используя перегруппировку Хофмана с фенилйод(III)диацетатом в качестве реагента для превращения природных аминокислот, таких как аспарагин и глутамин, в «миниатюрные версии» лизина. Затем исследователи модифицировали эти кастомизированные аминокислоты химическими группами с определёнными функциями: нафтохинон, излучающий оранжевую флуоресценцию и передающий электроны; нафталимид, излучающий синюю флуоресценцию под ультрафиолетом; тетратиафульвален, служащий миниатюрным электронным переключателем; и кумарин, уже применяемый в препарате варфарин.
На основе этих дизайнерских аминокислот команда модифицировала известную последовательность пептидного гидрогеля H-FQFQFK-NH₂. Ранее было подтверждено, что эта последовательность медленно высвобождает морфин в течение трёх дней. Исследователи заменили остатки фенилаланина на кастомизированные аминокислоты, в итоге создав более пятнадцати новых пептидных последовательностей. Результаты тестов показали, что некоторые последовательности образовывали флуоресцентные гели, отслеживаемые под микроскопом; другие генерировали оранжевые гели с окислительно-восстановительным поведением; а некоторые включали тетратиафульваленовые единицы, способные к обратимому окислению, что указывает на их потенциал для будущего применения в биоэлектронных устройствах. Тесты подтвердили, что эти гели удерживаются β-складчатой структурой. Исследование установило чёткую причинно-следственную связь между структурой и функцией: изменение аминокислоты изменяет пептид, что, в свою очередь, наделяет гель новыми свойствами.
Некоторые замены аминокислот оказались эффективными, но также выявили слабые места, например, остатки фталимида, расщепляющиеся в условиях синтеза. Эти неудачные случаи также дали исследователям опыт в отношении того, какие химические конструкции более стабильны. Инновация данного исследования заключается в прямом синтезе аминокислот с интегрированными электронными и оптическими функциями и их непосредственном включении в пептидную цепь. Исследователи не модифицировали гели после их изготовления, а строили функциональность на самом базовом уровне материала. Этот подход может оказать широкое влияние на доставку лекарств, тканевую инженерию и биоэлектронику.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
