Investigating bolaamphiphilic bisdehydropeptide hydrogels as drug delivery systems

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Amorim, Maria Carolina Morais
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/78189
Resumo: Dissertação de mestrado em Medicinal Chemistry
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spelling Investigating bolaamphiphilic bisdehydropeptide hydrogels as drug delivery systemsInvestigando hidrogéis de bis-desidropéptidos bola-anfifílicos como sistemas de libertação de drogasBolaamphiphilesDehydrodipeptideDrug deliverySelf-assemblySupramolecular hydrogelatorsAuto-associaçãoBola-anfífílosDesidrodipéptidosHidrogeladores supramolecularesLibertação de fármacosCiências Naturais::Outras Ciências NaturaisDissertação de mestrado em Medicinal ChemistrySelf-assembly is a phenomenon which is ubiquitous in nature with examples ranging from the complementarity of DNA base pairs to the folding of proteins. Self-assembled peptides has emerged as a novel class of biomaterials with diverse therapeutic applications. In this work four symmetrical bolaamphiphiles based on dehydrodipeptides (phenylalanyldehydrophenylalanine and tyrosyldehydrophenylalanine) linked through phenyl or naphthyl linkers (terephthalic acid and 2,6- naphthalenedicarboxylic acid) were prepared and their self-assembly properties studied. The results showed that all compounds with the exception of the bolaamphiphile of tyrosyldehydrophenylalanine and 2,6- naphthalene dicarboxylic acid gave self-standing hydrogels with critical gelation concentrations of 0.3 and 0.4 wt% using a pH trigger. Scanning transmission electron microscopy images showed a network of entangled fibres for all three hydrogelators and vesicular structures for the bolaamphiphile that failed to give hydrogels in the conditions tested. Circular dichroism spectroscopy was performed to evaluate the aggregation of peptides into characteristic secondary structures. The results point to β-sheet or random coil. According to rheology the dehydrodipeptide bolaamphiphile hydrogelators are viscoelastic materials with an elastic modulus G’ that falls in the range of native tissue (0.37 kPa brain – 4.5 kPa cartilage). The cytotoxicity of the new compounds was tested using human keratinocytes (HaCaT cell line). The molecules under study have no identifiable impact in cell proliferation, despite having a small impact in cell viability although none of the molecules elicited loss of membrane integrity in the concentrations tested. In sustained release assays, the effect of the charge present on model compounds on the rate of cargo release from the hydrogel networks was evaluated. The hydrogels provide a sustained release of the methyl orange (anionic) and of ciprofloxacin (neutral), while the methylene blue (cationic) is retained by the hydrogels network. The bolaamphiphiles prepared constitute promising materials to be used as drug delivery platforms.A auto-associação é um fenómeno onipresente na natureza, com exemplos que vão desde a complementaridade dos pares de bases do DNA até ao enrolamento de cadeias proteicas. A autoassociação de péptidos deu origem a uma nova classe de biomateriais com diversas aplicações terapêuticas. Neste trabalho foram preparados quatro compostos bola-anfifílicos baseados em desidrodipéptidos (fenilalanildesidrofenilalanina e a tirosildesidrofenilalanina) ligados por grupos fenilo ou naftilo (ácido tereftálico e o ácido 2,6-naftalenodicarboxílico) e estudadas suas propriedades de autoassociação. A formação de hidrogéis a partir dos compostos preparados foi avaliada tendo-se verificado que todos os compostos, com exceção do bola-anfífilo de tirosildesidrofenilalanina e ácido 2,6-naftaleno dicarboxílico, deram hidrogéis com concentrações críticas de gelificação de 0,3 e 0,4 wt%. As imagens de microscopia eletrónica de transmissão de varrimento mostraram uma rede de fibras entrelaçadas para os três compostos que deram origem a hidrogéis e estruturas vesiculares para o bolaanfífilo que não formou hidrogéis nas condições estudadas neste trabalho. Ensaios de espectroscopia de dicroísmo circular foram efetuados para avaliar as estruturas secundárias resultantes da agregação dos péptidos. Os resultados evidenciaram estruturas em folha β e random coil. Estudos de reologia mostraram que que os hidrogéis são materiais viscoelásticos com valores para o módulo de elasticidade G' situados entre os encontrados para os vários tecidos biológicos (0,37 kPa cérebro - 4,5 kPa cartilagem). A citotoxicidade dos novos bola-anfifílos foi testada em queratinócitos humanos, (HaCaT). Os resultados obtidos mostram que as moléculas em estudo não têm impacto identificável na proliferação celular, apesar de terem um pequeno impacto na viabilidade celular. No entanto, nenhuma das moléculas provocou perda de integridade de membrana nas concentrações testadas. Nos ensaios de liberação controlada, foi estudado o efeito da carga dos compostos modelo na sua taxa de libertação a partir dos hidrogéis. Os resultados mostraram a libertação do alaranjado de metilo (aniónico) e da ciprofloxacina (neutra). O azul de metileno (catiónico) permaneceu retido nos hidrogéis. Os novos compostos preparados poderão no futuro vir a ser utilizados como plataformas para a entrega de fármacos.Jervis, Peter JohnFerreira, Paula M. T.Universidade do MinhoAmorim, Maria Carolina Morais20212021-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/78189eng202991148info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:54:29Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/78189Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:54:03.055825Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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