Peptide-based bioinspired functional materials

Doğanın, küçük yapı taşlarının adım adım eklenmesiyle, karmaşık görevleri yerine getirebilecek özgün niteliklere ve çeşitli işlevlere sahip olan karmaşık sistemleri inşa etme kabiliyeti, büyük ilgi gördümektedir ve biyomimetik veya biyolojik olarak esinlenmiş sentez konseptinin çıkmasına neden olmuştur.Biyomimetik sentez, karmaşık görevleri yerine getirmekten ve materyal bilimlerindeki mevcut sorunları aşmaktan uzak olan sentetik materyal veya proseslere uyarlamak için, yeni kavram ve tasarımların çeşitli kombinasyonlarını sunan doğanın yaklaşımını ve tasarım ilkelerini taklit eder. Varolan modellerdeki dezavantajları aşmak ve bildirilen zorlukların üstesinden gelmek amacıyla daha etkili sentetik sistemlerin ve yapıların geliştirilmesi ve üretilmesi için doğanın yaklaşımını taklit etmek istenmektedir. Bu tezin ilk bölümünde, click reaksiyonu olarak da bilinen [3 + 2] Huisgen siklo katkılama reaksiyonu için biyomimetik, heterojen ve geri dönüşümlü Cu-kompleks katalizörü geliştirilmiştir. Bu amaçla bir bakır bağlayıcı peptit sekansı olan, insan tripeptidi, Gly-His-Lys (GHK) kullanılmıştır.GHK sekansı, katı-destek olarak ve Cu(II) ile kompleks hale getirilmiş polistiren Ring amid resinine 6, GHK-6-abx, veya 11, GHK-11-adx, karbon içeren bir alkil sekansı ile bağlanmıştır. Katalizör, yeşil kimya açısından arzu edilen bir şekilde, organik çözücüler yerine sulu çözücüde daha iyi katalitik etkinlik sağlamıştır. Buna göre, alkil sekans, organik reaktifler için, molekülün Cu(II), katalitik bölgesine daha yakın bir yerde hareketsiz kılınacak hidrofobik bölgeler sunar ve reaksiyon verimlerini arttıran enzim benzeri bir katalizör tarif edilmektedir. 0.5 mol % kadar düşük Cu (II) miktarlar kullanarak suda GHK-11-adx-Cu kompleks katalizöründen % 80 verim elde edilebilir ve katalitik aktivite üç döngüye kadar tutulabilmiştir. Bu tezin ikinci çalışmasında, hassas kontrol ve hızlı tepki sağlayan, kolaylıkla temin edilebilen ve ucuz bir reaktif olan ışık kullanılarak peptit amfifillerin öztoplanmasına neden olacak çok yönlü bir sistem geliştirilmiştir. Bu amaçla, ışınlama üzerine Ca2 + iyonlarını serbest bırakan foto-labil kalsiyum şelatör maddesi Nitr-T, negatif yüklü E2-PA ile karıştırılımıştır. Negatif yüklü bir PA molekülü olan E2-PA, NitrT-Ca2+ kompleksi tarafından sağlanan serbest Ca2+ iyonlarının varlığında bir hidrojel oluşturacak şekilde öztoplanır ve EDTA çözeltisinin ilavesi ile serbest Ca2+ iyonları ortamdan uzaklaştırıldığında çözelti durumuna döner. Sonuç olarak, herhangi bir negatif yüklü Peptit-Amfifilin (PA) şişme özellikleri ve mekanik özellikleri NitrT-Ca2+ kompleksiyle basitçe karıştırarak molekül yapısında herhangi bir başka modifikasyon veya kovalent modifikasyon yapmaksızın ve uyarı olarak ışığı kullanarak kontrol edilebilir. Genel olarak, bu tez kapsamında katalizörler ve doku mühendisliği gibi çeşitli uygulamalarda kullanılabilecek peptit-amfifil bazlı, biyoesinlenilmiş fonksiyonel malzemeler anlatılmaktadır. Peptitler ve peptit-amfifiller, çok karmaşık görevleri yerine getirebilmeleri sebebiyle çeşitli biyomimetik uygulamalar için yararlı bir malzeme sunmaktadır.