طراحي و ساخت نانو هيدروژلهاي سه‌بعدي بر پايه پپتيدهاي خود آراينده جهت مهندسي بافت‌هاي نرم

Design and synthesis of selfassembled peptide based on three dimensional nano hydrogels for soft tissue engineering

هيدرو‌ژل‌هاي تزريقي ازجمله مواد مناسب در مهندسي بافت‌هاي نرم هستند. امروزه يكي از اهداف بيولوژي سنتزي، طراحي و توليد زيست‌مواد هيدروژل شونده است كه ضمن داشتن ويژگي‌هاي فيزيكي مناسب قادر به خودآرايي درجا در شرايط درون تني باشند. پپتيدهاي دوگانه‌دوست گروهي از اين مواد هستند. شبيه‌سازي هرچه بهتر ماتريكس خارج سلولي بافت‌هاي نرم با هيدرو ژل‌هاي حاصل از خودآرايي پپتيدهاي دوگانه دوست، مستلزم بهينه‌سازي‌هاي زيستي، شيميايي و فيزيكي است. در اين تحقيق هدف ساخت هيدرو ژل‌هاي سه‌بعدي نانوكامپوزيتيي با خواص زيستي و مكانيكي متفاوت است كه طي فرايند هم‌آرايي و تنها با تغيير نسبت پپتيد دوگانه دوست و دو مشتق زيست فعال آن، به وجود آمده باشند. براي بهينه نمودن فرايند هم‌آرايي و بررسي اثرات احتمالي ناشي از وجود توالي‌هاي مختلف زيست فعال بر ويژگي‌هاي هم‌آرايه‌هاي نهايي از روش‌هاي طيف‌سنجي همچون FTIR و CD در كنار روش‌هاي ميكروسكوپي مانند TEM و AFM استفاده‌شده است. نتايج به‌دست‌آمده حاكي از آن است كه نه‌تنها مقادير هر يك از مولكول‌ها در هم‌آرايي بلكه درصد آب‌گريزي و آب‌دوستي بخش زيست‌فعال آن‌ها نيز بر قدرت و جهت‌گيري پيوندهاي هيدروژني، ميانكش‌هاي بين فيبري و پايداري نهايي هيدروژل‌ها مؤثر است؛ بنابراين مي‌توان بدون تغيير در بخش‌هاي اصلي تشكيل‌دهنده مولكول‌هاي دوگانه‌دوست و تنها با طراحي هم‌آرايي‌هاي مناسب ميان اين مولكول‌ها و مشتقاتشان به هيدروژل‌هايي با خواص متفاوت رسيد.

Injectable hydrogels are among the most applicable materials in soft tissue engineering. Synthetic biology is been applied to design and produce new hydrogel biomaterials with suitable mechanical properties and in situ gel formation capability in in vivo conditions. Amphiphiles peptides are one mostly used group of these biomaterials. Biological, chemical and mechanical optimizations are necessary for a good soft tissue ECM simulation based on hydrogels. The aim of this work is to construct a novel threedimensional nanocomposite hydrogels with different mechanical and biological properties. The Spectroscopic and microscopic methods consisting of CD, FTIR, TEM, and AFM are used for optimization of the coassembly process and to assess the probable effects of bioepitope segments in final properties of coassembled hydrogels. Our results show that not only the amount of each peptide but also hydrophobicity and the volume of bioepitope segments affect the strength and geometry of hydrogen bonds, interfebrile interactions, and final stability of hydrogels. These data suggest that it is possible to produce different hydrogels without major alterations in the main parts of peptide amphiphiles just by designing right combination of mixed peptide amphiphiles and their bioderivatives.