Surface assisted self-assembly of peptides
Contrôle de l'auto-assemblage de peptides par une surface modifiée
Résumé
Since the middle of the last century, the functionalization of surfaces has emerged as a convenient method to control interactions between a material and its surrounding environment. This recent research field paves the way to the design of surfaces bearing original “smart” functionalities. Herein, we present the design and control of peptide self-assembly taking place exclusively at or near a surface in response to an enzymatic stimulus. The localized enzyme-assisted self-assembly (LEASA) of peptides led to the growth of micrometric hydrogels from the surface. The enzymatic surface was obtained by adsorption of specific enzymes using the layer-by-layer method. In a first strategy, we developed the growth of fibrillary networks resulting from the accumulation of oligopeptides (KL)nOEt produced from a confined enzymatic layer of α-chymotrypsine at the interface. This process of gelation was tuned in time (lag time) by controlling the peptide KLOEt concentration and the enzymatic surface density. In a second strategy, alkaline phosphatase was embedded into a multilayer film to obtain a bioactive surface on which a seed-layer, i.e a poly(acrylic acid) covalently modified with a hydrogelator peptide, was adsorbed. This layer allows to control the self-assembly of the fiber network by changing the peptide density anchored on the seed layer. When this bioactive and seeding film is brought into contact with the peptide substrate, i.e. Fmoc-FFY(PO42-), of alkaline phosphatase, an efficient self-assembly of Fmoc-FFY is obtained leading to nanofibers growing from the surface. We demonstrated that an enzymatic precursor film or a more sophisticated bioactive seeding layer can self-instruct the self-assembly of small peptides sequences and influence buildup of a micrometric hydrogel from the surface.
Depuis quelques années, la modification de surface est une méthode efficace qui permet de contrôler les interactions entre un matériau et son environnement. Ce domaine de recherche ouvre la voie au développement de nouvelles surfaces « intelligentes » aux propriétés fonctionnelles. Dans ce manuscrit, nous présentons la conception d’un revêtement capable de contrôler l’auto-assemblage de peptides exclusivement à la surface d’un matériau. L'auto-assemblage est initié par un stimulus enzymatique localisé à la surface qui permet la transformation de peptides précurseurs en peptides gélateurs, ayant la propriété de s’auto-assembler pour former des structures fibrillaires enchevêtrées pour former un hydrogel. Les surfaces enzymatiques ont été obtenues par adsorption d’enzyme spécifique en utilisant la méthode « couche par couche ». Dans une première approche, la croissance du réseau de fibres est initiée par accumulation d’oligopeptides (KL)nOEt confinés sur un film enzymatique d’α-chymotrypsine. Ce processus d’hydrogélation peut être contrôlé dans le temps (en ajustant le temps de latence) en changeant la concentration en peptides KLOEt et la densité de surface en enzyme. Dans une deuxième approche, le film multicouche bioactif contenant l’alcaline phosphatase a été fonctionnalisé par une couche d’ensemencement composée d’acide poly(acrylique) modifié par une séquence peptidique Fmoc-FFC aux propriétés gélatrices. La modification de la densité de peptides gélatrices en surface a permis de contrôler le processus d’auto-assemblage du peptide gélateur Fmoc-FFY depuis la surface. Lorsque le film bioactif est mis en contact avec le peptide précurseur, i.e. Fmoc-FFY(PO42-) substrat de l’alcaline phosphatase, le peptide gélateur se forme et s’auto-assemble sous forme de nanofibres à partir de la surface. Grâce à ces deux études nous avons démontré qu'un film précurseur enzymatique ou une couche bioactive d'ensemencement sont des matériaux permettant d’initier et de contrôler l’auto-assemblage de peptides en surface afin de former un hydrogel.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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