Neue Silikon-Peptid-Biopolymere

Forscher beschreiben eine neue Klasse siliciumhaltiger hybrider Polymere.


Silikon-Peptid-Copolymere

Abbildung: Die sehr einfache Synthese der Silikon-Peptid-Copolymere ist auf jede Peptidart anwendbar und liefert lineare oder verzweigte Polymerketten. [Bildquelle: Wiley-VCH, Angewandte Chemie]



 

Copolymere aus synthetischen und Bio-Bausteinen eröffnen neue interessante Perspektiven als biokompatible, bioabbaubare Materialien, die zudem mit biologischen Funktionalitäten ausgestattet werden können. Französische Wissenschaftler stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt Silikon-Peptid-Copolymere vor [siehe Artikel-Hinweis unten]. Die sehr einfache Synthese ist auf jede Peptidart anwendbar und liefert lineare oder verzweigte Polymerketten.

Als synthetische Polymerkomponenten boten sich Silikone an, da sie schon lange im biomedizinischen Bereich eingesetzt werden, z.B. für Bauteile medizintechnischer Apparate, Katheter, Implantate und für das Aufspritzen von weichem Gewebe. Die Forscher um Ahmad Mehdi und Gilles Subra von der Universität Montpellier kombinierten sie mit Peptiden als Biokomponente.

Für die Synthese werden die Peptide mit Chlorodimethylsilyl (–SiMe2Cl)-Gruppen versehen. In Gegenwart von Wasser wird das Chlorid durch eine OH-Gruppe vom Siliziumatom verdrängt. Jeweils zwei Si-OH-Gruppen verbinden sich dann unter Abspaltung von Wasser zu -Si-O-Si-Einheiten, wie sie auch in Silikonen enthalten sind, und verknüpfen dabei die Peptid-Bausteine.

Wird das Peptid nur an einem Ende mit der siliziumhaltigen Gruppe ausgestattet, entstehen bei der Polymerisation über einen Silikon-Baustein verbundene Peptid-Dimere. Die Dimerisierung von Peptid-Liganden ist eine bekannte Strategie, z.B. im Falle diverser Hormone und Pharmawirkstoffe, um die Bindungsaffinität durch eine Erhöhung der lokalen Konzentration des Liganden in der Nähe seiner Bindestelle zu verstärken. Die neue Dimerisierungsmethode ist einfacher als herkömmliche Methoden, vor allem weil sie selektiv ist und keine Peptid-Seitenketten angreift, sodass diese nicht geschützt werden müssen.

Wird das Peptid an beiden Enden mit der reaktiven Chlorsilylgruppe ausgestattet, entstehen bei der Polymerisation lange lineare Ketten aus Peptid- und Silkon-Bausteinen. Eine weitere Variante, die die Forscher getestet haben, war, Peptide mit Lysin als endständiger Gruppe zu versehen, einer Aminosäure, über die zwei Chlorsilylgruppen am selben Ende des Peptids gebunden werden können. Bei der Polymerisation entsteht ein „Kamm“-Polymer mit einem Silikon-Rückgrat, von dem die Peptide als Seitenketten abgehen.

Die einstufige Reaktion läuft in Wasser bei neutralem pH-Wert und benötigt weder einen Katalysator noch ein Reagenz. Sie ist daher gut für eine Übertragung auf den technischen Maßstab geeignet. Im Prinzip kann jede beliebige Peptidsequenz eingesetzt werden. Über eine Variation der Bausteine und ein Mischen verschiedener hybrider Blöcke in verschiedenen Konzentrationsverhältnissen ist eine breite Palette maßgeschneiderter multifunktioneller Biopolymere zugänglich.

Potenzielle Anwendungen für die hybriden Polymere sind Systeme für die Einschleusung von Wirkstoffen oder Genen in Zellen, antibakterielle Beschichtungen sowie der Aufbau bioaktiver Gerüste für die Gewebezucht.

 

Über den Autor

Dr. Gilles Subra ist Professor für Organische Chemie an der Universität Montpellier und führt seine Forschungen am Institut für Biomoleküle "Max Mousseron" durch. Er arbeitet bereits seit mehr als 15 Jahren auf dem Gebiet der Peptidwissenschaften und entwickelt multidisziplinäre Projekte im Grenzgebiet zwischen Chemie, Biologie und Analytik. Er ist zudem Stellvertretender Direktor des Institut Carnot Chimie Balard.





Weitere Infos:

Veröffentlicht am: 16.02.2015

Dr. Said Jebors, Jeremie Ciccione, Soultan Al-Halifa, Dr. Benjamin Nottelet, Prof. Christine Enjalbal, Céline M'Kadmi, Dr. Muriel Amblard, Prof. Ahmad Mehdi, Prof. Jean Martinez und Prof. Gilles Subra:
A New Way to Silicone-Based Peptide Polymers.
In: Angewandte Chemie; online veröffentlicht am 04. Februar 2015, DOI 10.1002/ange.201411065

Quelle: Angewandte Chemie, Pressinformation Nr. 03 aus 2015








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