Abstract
Das Nachbilden der Bindungsepitope von Protein‐Protein‐Wechselwirkungen mithilfe kleiner Peptide ist wichtig bei der Entwicklung modularer biomimetischer Systeme. Hier beschreiben wir eine ...Strategie zum Design solcher bioaktiver Peptide, ohne dass Strukturdaten des Proteinkomplexes benötigt werden, und weisen den Effekt der Inkorporierung solcher Adhäsionssequenzen in komplexen Biomaterialsystemen nach. Dazu wurde die hochrepetitive Struktur von Decorin analysiert. Für dessen innere sowie äußere Oberfläche wurden repräsentative Peptide identifiziert und synthetisiert. Nur Peptide auf Basis der inneren Oberfläche binden an Kollagen. Das Peptid mit der höchsten Bindungsaffinität für Kollagen I führte zu einer geringeren Diffusionsgeschwindigkeit eines gekuppelten Farbstoffs in einem Kollagengel. Dimere des Peptids ermöglichten eine physikalische Vernetzung von Kollagen, wodurch der Speichermodul eines Gels stark erhöht werden konnte. Dies belegt das Potenzial der Peptide für das Design von Biomaterialien für die regenerative Medizin.
Die Proteinadsorption gilt als der wichtigste Faktor der Wechselwirkung zwischen polymeren Biomaterialien und Körperflüssigkeiten oder ‐gewebe. Die Haupteinflussfaktoren auf die Proteinadsorption ...sind wasservermittelte hydrophobe und Hydratationskräfte sowie elektrostatische Wechselwirkungen. Eine systematische Analyse verschiedener Monolagen führte zur Aufstellung allgemeiner Leitsätze, den sogenannten “Whitesides‐Regeln”. Diese Konzepte wurden erfolgreich auf die Entwicklung verschiedener proteinresistenter Oberflächen angewendet und werden kontinuierlich weiterentwickelt, um das Verständnis von Protein‐Material‐Wechselwirkungen über die bisherigen Grenzen hinaus zu erweitern. Ebenso werden die Theorien zu Proteinadsorptionsmechanismen aufgrund der sich schnell entwickelnden analytischen Technologien fortlaufend verbessert. Ziel dieses Aufsatzes ist die Verbesserung der aufgestellten empirischen Leitlinien im Hinblick auf die theoretischen und analytischen Fortschritte. Dabei werden die aktuellen analytischen Methoden zur Untersuchung mechanistischer Hypothesen und Theorien zu Protein‐Oberflächen‐Wechselwirkungen besprochen. Ein besonderes Augenmerk liegt auf aktuellen Technologien im Bereich bioinerter und biospezifischer Beschichtungen und ihrer Anwendungen in der Biomedizin.
Die Unterdrückung von Proteinwechselwirkungen spielt im Alltag eine wichtige Rolle, wie man leicht am Beispiel einer gewöhnlichen Teflonoberfläche sehen kann. Dieser Aufsatz präsentiert die aktuellen Entwicklungen bei den analytischen, biochemischen und theoretischen Methoden, die zu einem besseren Verständnis polymerer Biomaterialien, z. B. für Anwendungen als bioinerte Beschichtungen in medizinischen Systemen, führen.
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