Responsive self-assembled peptide biomaterials and applications

Abstract

"Smart biomaterials" are designed to respond to external stimuli like light, pH, and metals, offering diverse applications from bioimaging to anticancer and antimicrobial applications. Peptides are highlighted as promising components for these materials due to their self-assembly properties, biocompatibility, and bio-functionality. This dissertation investigates peptides in three contexts: first, as a light-responsive delivery system encapsulating porphyrins to create antimicrobial hydrogels, analyzing structure, mechanics, and antimicrobial properties. Second, peptides are used to chelate fluorescent molecules for cancer cell bioimaging, with successful coordination and cell penetration. Finally, biocompatible peptide - metal ion nanoparticles are explored for antibacterial and anticancer purposes, revealing their potential in tumoral environments. The study explores smart biomaterial development, focusing on peptides and their responsiveness to external stimuli.

Τα "έξυπνα βιοϋλικά" έχουν σχεδιαστεί για να ανταποκρίνονται σε εξωτερικά ερεθίσματα όπως το φως, το pH και τα μέταλλα, προσφέροντας ποικίλες εφαρμογές από τη βιοαπεικόνιση εώς αντικαρκινικές και αντιμικροβιακές εφαρμογές. Τα πεπτίδια αναδεικνύονται ως πολλά υποσχόμενα υλικά λόγω της ικανότητας να αυτοοργανώνονται, της βιοσυμβατότητας και της βιολειτουργικότητάς τους. Η παρούσα διατριβή διερευνά τα πεπτίδια σε τρία πλαίσια: πρώτον, ως σύστημα μεταφοράς που ανταποκρίνεται στο φως και ενθυλακώνει πορφυρίνες για τη δημιουργία αντιμικροβιακών υδρογελών, αναλύοντας τη μορφολογία, τις μηχανικές και αντιμικροβιακές τους ιδιότητες. Δεύτερον, τα πεπτίδια χρησιμοποιούνται για τη χηλική σύνδεση φθορίζοντων μορίων για τη βιοαπεικόνιση καρκινικών κυττάρων, με επιτυχή συντονισμό και κυτταρική διείσδυση. Τέλος, διερευνώνται βιοσυμβατά νανοσωματίδια πεπτιδίων - μεταλλικών ιόντων για αντιβακτηριακούς και αντικαρκινικούς σκοπούς, αποκαλύπτοντας τις δυνατότητές τους σε καρκινικά περιβάλλοντα. Η μελέτη διερευνά συνολικά την ανάπτυξη έξυπνων βιοϋλικών, εστιάζοντας στα πεπτίδια και την ανταπόκρισή τους σε εξωτερικά ερεθίσματα.