Biyoaktif Motifler İçeren Kendiliğinden Düzenlenen Peptit Hidrojellerin Geliştirilmesi

Abstract

Alternatif hidrofobik ve hidrofilik amino asitlere ve spesifik yük dağılımlarına sahip peptitler, kendiliğinden düzenlenerek bir araya gelerek hücre dışı matrise (ECM) benzer yapılar oluşturabilir. Peptit hidrojelatörlere hücre yapışma ve enzimatik olarak bozunabilir motifler gibi biyoaktif ipuçları eklenerek ECM benzeri özellikler geliştirilebilir. Çok sayıda çalışma, RGD hücre bağlanma motifi ile işlevselleştirilmiş peptit hidrojellere odaklanmıştır. Bu çalışmanın amacı, peptit hidrojelatörlere alternatif biyoaktif motifler ekleyerek, bu yapıların fizikokimyasal ve biyolojik özelliklerini değerlendirmektir. Bölüm 2'de, yara iyileşmesini hızlandırma potansiyeline sahip α4β1 integrin bağlayıcı LDV dizini ile işlevselleştirilmiş, enjekte edilebilir ve kendi kendini iyileştiren peptit hidrojeller yara iyileştirme uygulamaları için test edilmiştir. Bölüm 3 ve 4'te, hücre yapışma motiflerine (LDV+IKVAV) ve matris metalloproteinaz-2 bozunur dizinlere (VSLRA veya ASLRA) sahip peptit hidrojeller geliştirilmiş ve bu hidrojeller kanser hücrelerinin antikanser ilaç yanıtını değerlendirmek amacıyla 3B akciğer kanseri modelleri olarak incelenmiştir. Peptitler, katı faz peptit sentezi yöntemiyle sentezlenmiş ve saflıkları doğrulanmıştır. Hidrojellerin yapısal, morfolojik ve viskoelastik özellikleri belirlenmiştir. İn vitro hücre kültürü çalışmaları, LDV içeren hidrojellerin fibroblast hücrelerinin büyümesini, yapışmasını, migrasyonunu ve glikozaminoglikan salgılanmasını artırmıştır ve bu hidrojellerin yara iyileşmesini destekleyici potansiyellerini göstermektedir. Bölüm 3 ve 4'te geliştirilen hidrojeller, içerisinde enkapsüle edilen A549 akciğer kanseri hücrelerinin çoğalmasını, sferoid oluşumunu ve invazyonunu desteklemiştir. 3B matrislerde kültive edilen hücreler gelişmiş hücre-hücre etkileşimlerine sahip oldukları için yüksek antikanser ilaç direnci sergilemişlerdir. Dolayısıyla, bu biyoaktif hidrojeller kanser mekanizmalarının in vitro olarak incelenmesi ve antikanser ilaç taramaları için umut verici bir platform sunmaktadır.

Peptides with alternating hydrophobic and hydrophilic amino acids and specific charge distributions can form self-assembled structures similar to the extracellular matrix (ECM). In addition, bioactive motifs such as cell attachment and enzymatically cleavable sequences can be incorporated into the peptide hydrogelators to upgrade their ECM-mimetic properties. Numerous studies have focused on the peptide hydrogels functionalized with the RGD cell attachment motif. The objective of this study is to integrate alternative bioactive domains into the peptide hydrogelators and evaluate their physicochemical and biological properties. In Chapter 2, injectable and self-healing peptide hydrogels functionalized with α4β1 integrin binding LDV sequence, which has the potential to accelerate wound repair, were tested for wound healing. In Chapters 3 and 4, the peptide hydrogels with cell attachment motifs (LDV+IKVAV) and matrix metalloproteinase-2 degradable sequences (VSLRA or ASLRA) were developed and used as 3D lung cancer models to evaluate anticancer drug response. All peptides were synthesized via solid phase peptide synthesis method, and their purities were confirmed. Structural, morphological, and viscoelastic properties of the hydrogels were determined. In vitro cell culture results show that LDV-containing hydrogels promoted growth, attachment, migration, and glycosaminoglycan secretion of fibroblasts, indicating their potential for wound healing. The hydrogels developed in Chapters 3 and 4 supported proliferation, spheroid formation, and invasion of encapsulated A549 lung cancer cells. The cells cultured in the 3D matrices mediating enhanced cell-cell interactions exhibited high anticancer drug resistance. Thus, these bioactive hydrogels offer a promising platform for in vitro assessments of cancer mechanisms and drug screening.