Opbygning af bedre beta-peptider

Design af biostilladser giver bioingeniører større fleksibilitet, når det kommer til vævsteknologi og biomedicin. Systemer, der bruger selvsamlende peptider, kan skabe en række forskellige materialer. Betapeptider er især blevet et vigtigt redskab i opbygningen af ​​mere robuste biomaterialer. Disse syntetiske molekyler efterligner strukturen af ​​små proteiner, men de er beskyttet mod processer, der nedbryder naturlige peptider. En ny undersøgelse har udvidet, hvad vi kan gøre med disse smarte peptider.

For første gang, forskere har vist, at det er muligt at binde selvsamlende beta-peptider til forskellige organiske molekyler. Udgivet i APL Bioengineering , undersøgelsen viser, at molekyler, der tidligere har stillet udfordringer for bioingeniører, nu kan bruges til at lave nye slags biomaterialer. Holdet testede forskellige forbindelser bundet til beta-peptider for at lave en række forskellige beta-foldamerer, herunder et stillads, som nerveceller kunne vokse på.

Strukturelt, aminosyrer er grupper af carbonatomer, der er bundet af en amingruppe på den ene side, en sur gruppe på den anden, og bundet til forskellige rester, der giver dem hver sin unikke egenskab. I naturen, de fleste er kendt som alfa-aminosyrer, hvilket betyder, at kun ét carbonatom holder alle disse dele sammen. Beta-aminosyrer deler arbejdet op mellem to kulstofatomer.

I betapeptider, det ekstra kulstof gør molekylerne hårdere mod peptidbrydende enzymer i kroppen. Beta-peptider kan også samle sig selv. En bioingeniør skal blot dække aminoenden af ​​beta-peptider, og de vil selv bygge de klæbrige molekyler.

"Vi var ret overraskede over, at et meget lille peptid stadig var i stand til at samle sig, på trods af at der var noget midt i det, "sagde Mark Del Borgo, en forfatter på papiret.

"En sej ting ved disse er, at de er fuldstændigt sekvensafhængige, " sagde Del Borgo. "Uanset hvordan de er sammensat, de samles helt på egen hånd."

Holdet undersøgte fleksible og stive bindingsmolekyler til fyldstoffet i deres beta-foldamerer, med fokus på arginylglycylasparaginsyre (RGD.) Denne alfa-peptidsekvens, der findes i den ekstracellulære matrix, fungerer som en skabelon til at placere celler korrekt, når de begynder at sprede sig.

Brug af beta-foldamers med RGD i centrum, holdet konstruerede et net, hvorpå de dyrkede et netværk af neuroner. De fandt ud af, at neuronerne korrekt leder impulser mellem hinanden og delte information.

For Del Borgo og hans team, beta-peptidbaserede strukturer kan give bioscaffolding til hjernemasker, der kan hjælpe med at koordinere væksten af ​​neuroner, efter at en patient oplever et slagtilfælde eller traumatisk hjerneskade. Næste, gruppen planlægger at undersøge, hvordan biostilladser kan hjælpe med at behandle de neurologiske underskud hos mus med disse tilstande.