Estudios teórico-experimentales de materiales supramoleculares autoensamblados con actividad antimicrobiana

• Autores: Zaldivar, Gervasio
• Año de publicación: 2022
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Tagliazucchi, Mario Eugenio; Conda Sheridan, Martín
• Materia: PEPTIDOS ANFIFILOS; AUTOENSAMBLADO; HIDROGELES ANTIMICROBIANOS; ELECTRODEPOSICION; TEORIA MOLECULAR; PEPTIDE AMPHIPHILES; SELF-ASSEMBLY; ANTIMICROBIAL HYDROGELS; ELECTRODEPOSITION; MOLECULAR THEORY
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En esta tesis se estudiaron materiales antimicrobianos basados en las nanoestructuras autoensambladas de péptidos anfifilos catiónicos. Los péptidos anfifilos (PAs) son moléculas formadas por una región hidrofóbica unida a una secuencia peptídica hidrofílica. Debido a estas características, se autoensamblan en solución formando agregados de distinta morfología (micelas esféricas, nanofibras y nanocintas planas). La región peptídica puede diseñarse de manera de presentar bioactividad, por lo que los PAs se han propuesto para diversas aplicaciones biomédicas en donde la morfología de las nanoestructuras suele jugar un rol importante. Los PAs catiónicos están formados por aminoácidos cargados positivamente como lisina o arginina. Usualmente presentan actividad antimicrobiana debido a que son disruptores de membrana, mecanismo que los hace menos susceptibles a la resistencia bacteriana que otros agentes antimicrobianos. En este trabajo de tesis, se estudió en forma teórica y experimental la morfología de los agregados de PAs catiónicos antimicrobianos formados por lisinas en función de las condiciones de la solución (como el pH y la fuerza iónica) y la estructura química. Se encontró que algunos PAs forman micelas a pH bajo y fibras largas a pH alto que pueden entrelazarse para formar geles. Basado en este comportamiento, se diseñó un método para electrodepositar hidrogeles antimicrobianos en superficies conductoras. Finalmente, se estudiaron los cambios morfológicos de fibras autoensambladas cuando estas son cargadas con aditivos no polares, con el objetivo de diseñar en el futuro geles de PAs cargados con antibióticos que combinen sinérgicamente la acción antibacteriana de los dos componentes.
In this thesis, we studied antimicrobial materials based on the self-assembled nanostructures of cationic peptide amphiphiles. Peptide amphiphiles (PAs) are molecules formed by a hydrophobic region linked to a hydrophilic peptide sequence. Due to these characteristics, PAs self-assemble in solution to form aggregates with different morphologies (spherical micelles, nanofibers and nanoribbons). Since the peptide region can be designed to be bioactive, PAs have been proposed for several biomedical applications where the morphology of the nanostructures often plays a major role. Cationic PAs have positively charged amino acids, such as lysine or arginine. These PAs usually have antimicrobial activity due to their ability to disrupt the bacterial membrane. Because of this mechanism, bacteria are less prone to develop resistance to PAs than to other antimicrobial agents. In this thesis, we performed theoretical and experimental studies of the morphology of aggregates formed by antimicrobial cationic PAs with oligolysine headgroups as a function of the solution conditions (such as pH and ionic strength) and chemical structure. We found that some PAs form micelles at low pH and long fibers at high pH. The latter can entangle to form gels. Based on this behavior, we designed a method to electrodeposit antimicrobial hydrogels on conductive surfaces. Finally, we studied the morphological changes of self-assembled fibers when they are loaded with nonpolar additives. This study opens an avenue to design PA hydrogels loaded with antibiotics to synergistically combine the antibacterial activity of both components.
Fil: Zaldivar, Gervasio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.