Deposición electroquímica conformal de hidrogeles antimicrobianos formados por péptidos anfifilo

GERVASIO ZALDIVAR; CONDA-SHERIDAN, MARTIN; MARIO TAGLIAZUCCHI

Conferencia; XXV Congreso de la Sociedad Iberoamericana de Electroquimica (SIBAE); 2022

Los péptidos anfifilos (PAs) son moléculas formadas por una cola alquílicaunida a una cadena de amino ácidos [1,2] . Por su carácter anfifilo, en solución acuosalos PAs forman estructuras autoensambladas de diversa morfología (micelas esféricas[3–5] , fibras cilíndricas de diferente largo [1,4–6] y nanocintas [3–6] ). Los PAsformados por una cola alquílica unida a una cadena de lisinas, C n K m (donde n es elnúmero de carbono en una cadena alquílica saturada y m el número de lisinas, verFigura 1 D) presentan un comportamiento morfológico interesante que es responsivo alpH de la solución: algunos compuestos de tipo C n K m forman micelas esféricas a pHbajo y objetos elongados (fibras cilíndricas y/o cintas lamelares) a pH alto [7,8] (verFigura 1 A y B). Como consecuencia, si la concentración es suficientemente alta lassoluciones de estos PAs gelifican con el aumento del pH debido al entrelazamiento delas fibras, ver Figura 1 C. Además, se ha reportado que estos compuestos presentanactividad antimicrobiana debido a su capacidad de romper la membrana bacteriana [9] .En este trabajo, presentamos un método electroquímico para depositar gelesde PAs de estructura C n K m sobre superficies conductoras con el objetivo de generar uncubrimiento antimicrobiano. El método consiste en aplicar un potencial reductor a unelectrodo sumergido en una solución de C n K m a pH bajo, donde forma micelasesféricas. El potencial reduce las moléculas de agua que se encuentran cerca de lasuperficie del electrodo de acuerdo a la ecuación química:2 H 2 O (l) + 2 e − → 2 OH − (aq) + H 2 (g)Como consecuencia, el pH cerca de la superficie del electrodo aumenta lo quedesencadena la transición a fibras y la consecuente gelificación. El gel formado sedeposita en el electrodo que luego es retirado de la solución. Un esquema del métodose presenta en la Figura 1 E. El método fue probado en electrodos de distintosmateriales y formas y permite la deposición conformal sobre superficies de formascomplejas como por ejemplo mallas de acero inoxidable. El método permite el controlde la cantidad de gel depositado a través de controlar el tiempo de deposición, elpotencial aplicado y el pH inicial de la solución. Los geles formados mostraron buenaactividad antimicrobiana y capacidad de prevenir la formación de biofilm bateriano.Esta tecnología podría ser aplicada en el futuro para el cubrimiento antimicrobiano deimplantes quirúrgicos con formas complejas (como tornillos) o stents, con el objetivode prevenir su colonización luego de colocados.Referencias (10 pt. Arial)[1] M. Conda-Sheridan, S.S. Lee, A.T. Preslar, S.I. Stupp, Esterase-activated releaseof naproxen from supramolecular nanofibres, Chem. Commun. 50 (2014)13757–13760. https://doi.org/10.1039/C4CC06340F.[2] H. Cui, M.J. Webber, S.I. Stupp, Self-assembly of peptide amphiphiles: frommolecules to nanostructures to biomaterials, Biopolymers. 94 (2010) 1–18.https://doi.org/10.1002/bip.21328.[3] T. Gore, Y. Dori, Y. Talmon, M. Tirrell, H. Bianco-Peled, Self-Assembly of ModelCollagen Peptide Amphiphiles, Langmuir. 17 (2001) 5352–5360.https://doi.org/10.1021/la010223i.[4] X.-D. Xu, Y. Jin, Y. Liu, X.-Z. Zhang, R.-X. Zhuo, Self-assembly behavior of peptideamphiphiles (PAs) with different length of hydrophobic alkyl tails, Colloids Surf. BBiointerfaces. 81 (2010) 329–335. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2010.07.027.[5] J.E. Goldberger, E.J. Berns, R. Bitton, C.J. Newcomb, S.I. Stupp, Electrostaticcontrol of bioactivity, Angew Chem Int Ed Engl. 50 (2011) 6292–5.https://doi.org/10.1002/anie.201100202.[6] T.J. Moyer, H. Cui, S.I. Stupp, Tuning Nanostructure Dimensions withSupramolecular Twisting, J. Phys. Chem. B. 117 (2013) 4604–4610.https://doi.org/10.1021/jp3087978.[7] C. Gao, H. Li, Y. Li, S. Kewalramani, L.C. Palmer, V.P. Dravid, S.I. Stupp, M.Olvera de la Cruz, M.J. Bedzyk, Electrostatic Control of Polymorphism in ChargedAmphiphile Assemblies, J. Phys. Chem. B. 121 (2017) 1623–1628.https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.6b11602.[8] G. Zaldivar, S. Vemulapalli, V. Udumula, M. Conda-Sheridan, M. Tagliazucchi,Self-Assembled Nanostructures of Peptide Amphiphiles: Charge Regulation bySize Regulation, J. Phys. Chem. C. 123 (2019) 17606–17615.https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b04280.[9] N. Rodrigues de Almeida, Y. Han, J. Perez, S. Kirkpatrick, Y. Wang, M.C.Sheridan, Design, Synthesis, and Nanostructure-Dependent Antibacterial Activity ofCationic Peptide Amphiphiles, ACS Appl. Mater. Interfaces. 11 (2018) 2790–2801.