Αμφίφιλα πολυπεπτίδια: σύνθεση, χαρακτηρισμός και μελέτη αυτοοργάνωσης σε υδατικά διαλύματα

Abstract

In this dissertation we study the synthesis, characterization and self-assembly ofamphiphilic polypeptides in aqueous solutions, using the ring-opening polymerizationtechnique as long as high vacuum techniques for the purification of all the chemicalsinvolved (reagents, solvents). For the preparation of well-defined polypeptides, thepurification of the initial monomers (N-carboxy anhydrides) is of paramount importance.As regards the polypeptides, we synthesized linear block copolypeptides of ΑΒ type thatboth adopt a-helices, hybrid block polypeptides of ΑΒ type, consisting of poly(ethyleneoxide) and poly(L-proline), hybrid triblock polypeptides of ΑΒA type, with poly(ethyleneoxide) as the middle block and poly(L-lysine), poly(L-proline) or poly(L-glutamic acid) asthe side blocks, as long as hybrid triblock polypeptides of ΑΒC type, star hybridpolypeptides, consisting of poly(ethylene oxide) and poly(L-proline) and polypeptidesgrafted on carbon nanotubes. The polymers were characterized with different spectroscopic methods (FTIR, NMR,SEC, TGA, UV-Vis), while as regards their self-assembly, we examined their behavior inaqueous solutions (CD, TEM) and in the solid state, in both short-range order (WAXS,XRD) and long-range order (SAXS). Finally, it is important to be mentioned that all thepolymers synthesized in this dissertation, had potential applications as models(molecular rulers), as silk mimetics (high mechanical properties) and very interestingbio-applications (kidney stones, drug carriers for cancer therapy).SUBJECT AREA: polymersKEYWORDS: amphiphilic polypeptides, Ν-carboxy anhydrides, self-assembly, water,bio-applications

Σε αυτή τη διατριβή μελετούμε τα αμφίφιλα πολυπεπτίδια ως προς την σύνθεση, τονχαρακτηρισμό και την αυτοοργάνωση τους σε υδατικά διαλύματα, με χρήση τεχνικώνπολυμερισμού διάνοιξης δακτυλίου των Ν-καρβοξυ ανυδριτών των αντίστοιχωναμινοξέων, καθώς και τεχνικές υψηλού κενού για τον καθαρισμό των αντιδραστηρίωνκαι των διαλυτών. Για την σύνθεση καλά καθορισμένων πολυπεπτιδίων, αμιγών καιυβριδικών, διαπιστώθηκε ότι είναι απαραίτητος ο καλός καθαρισμός των αρχικώνπρόδρομων μονομερών (Ν-καρβοξυ ανυδρίτες αμινοξέων).Ως προς τα πολυπεπτίδια, συνθέσαμε γραμμικά κατά συστάδες συμπολυπεπτίδια πουσχηματίζουν α-έλικες του τύπου ΑΒ, υβριδικά κατά συστάδες πολυπεπτίδιαπολυ(αιθυλενοξειδίου)-πολυ(L-προλίνης) του τύπου ΑΒ, υβριδικά τρισυσταδικάπολυπεπτίδια του τύπου ΑΒΑ με πολυ(αιθυλενοξείδιο) ως μεσαία συστάδα καιπλευρικές συστάδες: πολυ(L-λυσίνη), πολυ(L-προλίνη), πολυ(L-γλουταμικό οξύ), καθώςεπίσης και υβριδικά τρισυσταδικά πολυπεπτίδια του τύπου ΑΒC, αστεροειδήσυμπολυμερή πολυ(στυρενίου)-πολυ(L-προλίνης) και εμβολιασμένα πολυπεπτίδια πάνω σε νανοσωλήνες.Oλα τα πολυμερή χαρακτηρίστηκαν με πληθώρα φασματοσκοπικών τεχνικών (FTIR,NMR, SEC, TGA, UV-Vis), ενώ ως προς την αυτοοργάνωση τους, εξετάσαμε τηνσυμπεριφορά τους σε υδατικά διαλύματα (CD, TEM) και την αυτοοργάνωση τους σεστερεά κατάσταση, τόσο σε επίπεδο μοναδιαίας κυψελίδας (WAXS, XRD) όσο και σεοργάνωση μεγάλης κλίμακας (SAXS). Τέλος, είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι όλα ταπολυμερή που συντέθηκαν στην διδακτορική αυτή διατριβή, βρήκαν εφαρμογές είτε ωςμοντέλα (μοριακός χάρακας), είτε ως μιμητές μεταξιού (αυξημένες μηχανικές ιδιότητες),ενώ ορισμένα είχαν σπουδαίες βιο-εφαρμογές (πέτρα στα νεφρά, φορείς αντικαρκινικώνφαρμάκων).