ES2574056T3 - Péptido/peptoide anfifílico lineal e hidrogel que comprende el mismo - Google Patents

Péptido/peptoide anfifílico lineal e hidrogel que comprende el mismo Download PDF

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Abstract

Un péptido y/o peptoide anfifílico capaz de formar un hidrogel, comprendiendo el péptido y/o peptoide anfifílico una secuencia anfifílica que consiste en: un tramo de secuencia hidrófoba de n aminoácidos alifáticos, en el que n es un número entero de 2 a 6, en el que todos o una parte de los aminoácidos alifáticos del tramo de secuencia hidrófoba están ordenados en un orden de tamaño de aminoácido decreciente en la dirección desde el extremo N al C del péptido y/o peptoide anfifílico, en el que el tamaño de los aminoácidos alifáticos se definen como I >= L > V > A > G, y un tramo de secuencia hidrófila unido a dicho tramo de secuencia hidrófoba y tiene un resto polar que es ácido, neutro o básico, comprendiendo dicho resto polar m aminoácidos hidrófilos adyacentes, en el que m es un número entero de 1 a 2, en el que el péptido y/o peptoide anfifílico tiene un extremo C y un extremo N, en el que dicho tramo de secuencia hidrófoba comprende y/o forma el extremo N del péptido y/o peptoide anfifílico y dicho resto polar consiste en al menos un aminoácido posicionado en el extremo C del péptido y/o peptoide anfifílico. y en el que el extremo N está protegido por un grupo acetilo.

Description

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DESCRIPCION
Peptido/peptoide anfifflico lineal e hidrogel que comprende el mismo Campo de la invencion
La presente invencion proporciona un peptido y/o peptoide anfifflico lineal asf como un hidrogel que incluye el peptido/peptoide anfifflico lineal. El peptido/peptoide anfifflico lineal es capaz de formar un hidrogel. Estos peptidos/peptoides incluyen secuencias anfifflicas cortas con una parte hidrofoba de aminoacidos alifaticos y al menos un aminoacido polar acido, neutro, o basico. El peptido/peptoide anfifflico lineal esta compuesto de aminoacidos alifaticos no repetitivos, que pueden estar en forma L o D. Una pluralidad de tales peptidos/peptoides se ensamblan con fibras helicoidales supramoleculares y forma hidrogeles peptfdicos tras el ensamblaje. Se forma un hidrogel correspondiente en soluciones acuosas a pH fisiologico y por lo tanto es util inter alia para cultivos celulares, modificacion tisular, y liberacion de farmacos. Dichos hidrogeles que son rfgidos, biocompatibles y que atrapan hasta un 99,9 % de agua tambien se adecuan bien para aplicaciones que utilizan dispositivos electronicos.
Antecedentes de la invencion
Las estructuras supramoleculares se mantienen unidas por enlaces intermoleculares que son responsables de la organizacion de sistemas polimoleculares. Las fuerzas intermoleculares no covalentes que se necesitan para el ensamblaje de determinadas estructuras supramoleculares son principalmente interacciones electrostaticas, enlaces hidrogeno, fuerzas de van der Waals, etc. La qufmica o biologfa supramolecular reune un gran cuerpo de dos o tres estructuras complejas de dos o tres dimensiones y entidades que se forman por la asociacion de especies qufmicas o biologicas. Estas asociaciones estan gobernadas por los principios de complementariedad molecular o reconocimiento molecular y auto-ensamblaje. El conocimiento de las reglas de la asociacion intermolecular se puede utilizar para disenar ensamblajes moleculares en forma de membranas, pelfculas, capas, micelas, tubulos, geles para una variedad de aplicaciones biomedicas o tecnologicas (J.-M. Lehn, Science, 295, 2400-2403, 2002).
Se han utilizado peptidos para la fabricacion de estructuras supramoleculares por medio del auto-ensamblaje molecular (S. Zhang, Nature Biotechnology, 21, 1171-1178, 2003). Los peptidos, por ejemplo, son capaces de ensamblarse en nanotubos (documento US 7.179.784) o en hidrogeles supramoleculares que consisten en tres armazones tridimensionales con una gran cantidad de alrededor de un 98-99 % de agua o solucion acuosa inmovilizada. Los biomateriales basados en peptidos son herramientas poderosas para aplicaciones potenciales en biotecnologfa, medicina e incluso en aplicaciones tecnicas, Dependiendo de las propiedades individuales, se cree que estos hidrogeles basados en peptidos sirven para el desarrollo de nuevos materiales para modificacion tisular, medicina regenerativa, como vehfculos de suministro de farmacos o como chips peptfdicos para investigacion farmaceutica y diagnostico (E. Place y col., Nature Materials, 8, 457-470, 2009). Tambien hay un fuerte interes en utilizar biomaterial auto-ensamblado basado en peptidos tales como geles para el desarrollo de dispositivos electronicos moleculares (A. R. Hirst y col. Angew. Chem. Int. Ed., 47, 8002-8018, 2008).
Se ha generado una variedad de hidrogeles peptfdicos inteligentes que reaccionan a manipulaciones externas tales como la temperatura, pH, influencias mecanicas u otros estfmulos con un comportamiento dinamico de hinchamiento, contraccion o descomposicion. Sin embargo, estos biomateriales todavfa no estan suficientemente “avanzados” para imitar la variabilidad biologica de tejidos naturales como por ejemplo la matriz extracelular (MEC) o el tejido cartilaginoso u otros. El desaffo para un uso significativo de los hidrogeles peptfdicos es imitar los tejidos naturales remplazados, no solo como “relleno de espacio” o armazon mecanico, sino entender y enfrentarse a las senales bioqufmicas y necesidades fisiologicas que mantienen las celulas que contiene, en el lugar adecuado y en condiciones “in vivo" (R. Fairman y K. Akerfeldt, Current Opinion in Structural Biology, 15, 453-463, 2005).
Se han llevado a cabo muchos esfuerzos para entender y controlar la relacion entre la secuencia peptfdica y la estructura para el diseno racional de hidrogeles adecuados. En general, los hidrogeles contienen estructuras macroscopicas tales como fibras que se enredan y forman mallas. La mayorfa de los hidrogeles basados en peptidos utilizan como componente basico laminas p plegadas que se ensamblan a las fibras. Posteriormente se demostro que es posible disenar fibras de hidrogelacion que se auto-ensamblan practicamente a partir de helices a. Ademas de materiales basados en la estructura de laminas p (S. Zhang y col., PNAS, 90, 3334-3338, 1993: A. Aggeli y col., Nature, 386, 259-262, 1997, etc.) se ha desarrollado una variedad de hidrogeles de helices a (W. A. Petka y col., Science, 281, 389-392, 1998; C. Wang y col., Nature, 397, 417-420, 1999; C. Gribbon y col., Biochemistry, 47, 10365-10371, 2008; E. Banwell y col., Nature Materials, 8, 596-600, 2009, etc.).
Song y col. (Chemical Abstract database 2009, Registro N°. 154:292186) desvelan un oligopeptido anfifflico de 14 aminoacidos, a saber, C16H31O-AAAGGGGDDIKVAV, que puede auto-ensamblarse en un hidrogel.
Measey y Schweitzer-Jenner (JACS 2006, 128, 13324-5) desvelan peptidos anfipaticos con restos hidrofilos e hidrofobos alternados (por ejemplo, VKVKVK o KFEFK) o peptidos basados en alanina (por ejemplo, Ac-AAKA)3 o Ac-AAKA)4-NH2) que se agregan en laminas p antiparalelas.
Koda y col. (Chem. Commun. 2010, 46, 979-81) desvelan los palmitoil tetrapeptidos anfifflicos Pal-GGGH, Pal- GGHG, Pal-GHGG y Pal-HGGG, siendo Pal-GGGH el que muestra la capacidad de gelacion mas alta, asf como un
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peptido precursor que comprende un sitio MMP-7 de escision (Pal-GGGHGPLGLARK-NH2) que puede ser escindido por MMP-7 en Pal-GGGHGPLG que entonces puede formar un hidrogel.
Sin embargo, los hidrogeles peptfdicos que se conocen actualmente en la mayorfa de los casos estan asociados con una baja rigidez, a veces propiedades fisiologicas desfavorables y/o complejidad y necesitan un procesamiento sustancial de las mismas que da lugar a altos costes de produccion. Por lo tanto, se reconoce ampliamente la necesidad de hidrogeles peptfdicos que se formen facilmente, no toxicos y que tengan una rigidez suficientemente alta para las aplicaciones convencionales.
Sumario de la invencion
Por lo tanto, es deseable proporcionar un compuesto biocompatible que sea capaz de formar un hidrogel que cumpla al menos algunos de los requisitos anteriores con una extension mayor que los hidrogeles disponibles actualmente y que no esten restringidos por las limitaciones mencionadas anteriormente.
Los objetivos se resuelven de acuerdo con la invencion como se reivindica en las reivindicaciones.
Los objetivos de la presente invencion se resuelven con un peptido y/o peptoide anfifflico capaz de formar un hidrogel, comprendiendo el peptido y/o peptoide anfifflico una secuencia anfifflica que consiste en:
un tramo de secuencia hidrofoba de n aminoacidos alifaticos, en el que n es un numero entero de 2 a 6, en el que todos o una parte de los aminoacidos alifaticos del tramo de secuencia hidrofoba estan ordenados en un orden de tamano de aminoacido decreciente en la direccion del extremo N al C del peptido y/o peptoide anfifflico, en el que el tamano de los aminoacidos alifaticos se define como I = L > V > A > G, y
un tramo se secuencia hidrofila unido a dicho tramo de secuencia hidrofoba y que tiene un resto polar que es acido, neutro o basico, comprendiendo dicho resto polar acido, neutro o basico m aminoacidos hidrofilos adyacentes, en el que m es un numero entero de 1 a 2,
en el que el peptido y/o peptoide anfifflico tiene un extremo C y un extremo N, en el que dicho tramo de secuencia hidrofoba comprende y/o forma el extremo N del peptido y/o peptoide anfifflico y dicho resto polar consiste en al menos un aminoacido que se posiciona en el extremo C del peptido y/o peptoide anfifflico y en el que el extremo N esta protegido por un grupo acetilo.
Los objetivos de la presente invencion se resuelven con un peptido y/o peptoide anfifflico capaz de formar un hidrogel, comprendiendo el peptido y/o peptoide anfifflico una secuencia anfifflica que consiste en:
un tramo se secuencia hidrofoba de n aminoacidos alifaticos, en el que n es un numero entero de 2 a 6, y
un tramo de secuencia hidrofila unido a dicho tramo de secuencia hidrofoba y que tiene un resto polar que es acido, neutro o basico, comprendiendo dicho resto polar acido, neutro o basico m aminoacidos hidrofilos adyacentes, en el que m es un numero entero de 1 a 2,
en el que el peptido y/o peptoide anfifflico tiene un extremo C y un extremo N, en el que dicho tramo de secuencia hidrofoba comprende y/o forma el extremo N del peptido y/o peptoide anfifflico y dicho resto polar consiste en al menos un aminoacido que se posiciona en el extremo C del peptido y/o peptoide anfifflico, en el que el extremo N esta protegido por un grupo acetilo, en el que todos o una parte de los aminoacidos alifaticos del tramo de secuencia hidrofoba estan ordenados en un orden de tamano de aminoacido identico en el peptido y/o peptoide anfifflico, y dichos aminoacidos alifaticos ordenados en un orden de tramo de aminoacidos identico tienen una secuencia con una longitud de 2 a 4 aminoacidos,
en el que dichos aminoacidos alifaticos ordenados en un orden de tamano identico tienen una secuencia que se selecciona de entre LLLL, LLL, LL, IIII, III, II, VVVV, VVV, VV, AAAA, AAA, AA, GGGG, y GG.
Los objetivos de la presente invencion se resuelven con un peptido y/o peptoide anfifflico capaz de formar un hidrogel, comprendiendo el peptido y/o peptoide anfifflico una secuencia anfifflica que consiste en:
un tramo de secuencia hidrofoba con la secuencia de aminoacidos AIVAG, y
un tramo de secuencia hidrofila unido a dicho tramo de secuencia hidrofoba y que tiene un resto polar que es acido, neutro o basico, comprendiendo dicho resto polar m aminoacidos hidrofilos adyacentes, en el que m es un numero entero de 1 a 2.
en el que el peptido y/o peptoide anfifflico tiene un extremo C y un extremo N,
en el que dicho tramo de secuencia hidrofoba comprende y/o forma el extremo N del peptido y/o peptoide anfifflico y dicho resto polar consiste en al menos un aminoacido que se posiciona en el extremo C del peptido y/o peptoide anfifflico,
y en el que el extremo N esta protegido por un grupo acetilo.
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En una realizacion, el peptido y/o peptoide anfifflico consiste en o secuencias anfifflicas, como se ha definido anteriormente, cuyas secuencias anfifflicas estan unidas entre ellas, siendo o un numero entero de 1 a 50.
En una realizacion, para un determinado peptido y/o peptoide anfifflico, dichos aminoacidos alifaticos y dichos aminoacidos hidrofilos son D-aminoacidos o L-aminoacidos.
En una realizacion, cada aminoacido hidrofilo tiene un grupo polar que se selecciona independientemente de entre un grupo hidroxilo, eter, carboxilo, imido, amido, ester, amino, guanidino, tio, tioeter, seleno, y teluro.
En una realizacion, dicho resto polar de dicho tramo de secuencia hidrofila comprende m aminoacidos hidrofilos adyacentes, estando definido m como se ha definido anteriormente, siendo seleccionados dichos aminoacidos hidrofilos de entre el grupo que comprende acido aspartico, asparagina, acido glutamico, glutamina, 5-N-etil- glutamina (teanina), citrulina, tio-citrulina, cistefna, homocistefna, metionina, etionina, selenometionina, telurometionina, homocistefna, metionina, etionina, selenometionina, telurometionina, treonina, alo-treonina, serina, homoserina, arginina, homoarginina, ornitina, lisina y N(6)-carboximetillisina, hisitidina, y en el que dicho tramo de secuencia hidrofoba comprende n aminoacidos alifaticos, siendo n como se ha definido anteriormente, siendo dichos aminoacidos alifaticos seleccionados de entre el grupo que comprende isoleucina, norleucina, leucina, valina, alanina, glicina, homoalilglicina y homopropargilglicina.
En una realizacion, dicho resto polar es adyacente al tramo de secuencia hidrofobo de n aminoacidos alifaticos.
En una realizacion, dicho resto polar tiene una secuencia que se selecciona de entre Asp, Asn, Glu, Gln, Ser, Thr,
Cys, Met, Lys, His, Asn-Asn, Asp-Asp, Glu-Glu, Gln-Gln, Asn-Gln, Gln-Asn, Asp-Gln, Gln-Asp, Asn-Glu, Glu-Asn,
Asp-Glu, Glu-Asp, Gln-Glu, Glu-Gln, Asp-Asn, Asn-Asp Thr-Thr, Ser-Ser, Thr-Ser, Ser-Thr, Asp-Ser, Ser-Asp, Ser- Asn, Asn-Ser, Gln-Ser, Ser-Gln, Glu-Ser, Ser-Glu, Asp-Thr, Thr-Asp, Thr-Asn, Asn-Thr, Gln-Thr, Thr-Gln, Glu-Thr, Thr-Glu.
En una realizacion, dicho resto polar comprende el extremo C del peptido y/o peptoide anfifflico, en el que dicho extremo C no tiene ningun grupo protector, y en el que dicho extremo N tiene un grupo acetilo.
En una realizacion, dicho grupo protector es un grupo amido unido al grupo carboxilo de dicho extremo C.
En una realizacion, dicho resto polar comprende el extremo C del peptido y/o peptoide anfifflico, en el que ambos de dichos extremo C y extremo N tienen un grupo protector.
En una realizacion, dicho grupo protector del extremo C es un grupo amido unido al grupo carboxilo de dicho
extremo C, y en el que dicho grupo protector del extremo N es un grupo acetilo unido al grupo amino de dicho
extremo N.
En una realizacion, dichos aminoacidos alifaticos que se ordenan en un orden de tamano de aminoacido decreciente tienen una secuencia que es una secuencia repetitiva o no repetitiva.
En una realizacion, dichos aminoacidos alifaticos que se ordenan en un orden por tamano de aminoacido decreciente tienen una secuencia con una longitud de 2 a 6, preferentemente, de 2 a 5 aminoacidos.
En una realizacion, dichos aminoacidos alifaticos que se ordenan en un orden de tamano de aminoacidos decreciente tienen una secuencia que se selecciona de entre LIVAG, ILVAG, LIVAA, IVAG, LIVA, LIVG, IVA y IV, en la que, opcionalmente, hay una A que precede dicha secuencia en el extremo N.
En una realizacion, la secuencia anfifflica se somete a un cambio conformacional durante el auto-ensamblaje desde una conformacion de enrollamiento aleatorio, a una estructura helicoidal intermedia, a una conformacion beta final.
En una realizacion, el cambio conformacional depende de la concentracion.
En una realizacion, la secuencia anfifflica lineal comprende un solo aminoacido hidrofilo y al menos dos alifaticos.
En una realizacion, la secuencia anfifflica es una de SEQ ID NO: 1 a 3, 6 a 7, 9 a 24, 31, 33, 35 a 36, y 38 a 42.
En una realizacion la secuencia anfifflica es una de SEQ ID NO: 4-5, 34 o 37.
En una realizacion, la secuencia anfifflica es una de SEQ ID NO: 25 a 30.
Se deberfa senalar que cualquiera de las secuencia anfifflicas puede tener un grupo protector en el extremo C ademas del grupo acetilo en el extremo N. Por ejemplo, la SEQ ID NO: 19 (LIVAGK) puede tener un grupo amido como grupo protector en el extremo C, ademas de un grupo acetilo en el extremo N.
En una realizacion, dicho peptido y/o peptoide anfifflico es estable en solucion acuosa en condiciones fisiologicas a temperatura ambiente durante un periodo de tiempo que varfa entre 1 dfa y al menos 6 meses, preferentemente hasta al menos 8 meses, mas preferentemente hasta al menos 12 meses.
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En una realizacion, el peptido y/o peptoide anfifflico es estable en solucion acuosa en condiciones fisiologicas, a una temperature de hasta 90 0 C, durante al menos 1 hora.
Los objetivos de la presente invencion se resuelven con un hidrogel que comprende un peptido y/o peptoide anfifflico de acuerdo con la presente invencion.
En una realizacion, el hidrogel es estable en solucion acuosa a temperature ambiente durante un periodo de al menos 7 dfas, preferentemente al menos 2 a 4 semanas, mas preferentemente al menos 1 a 6 meses.
En una realizacion, el hidrogel se caracteriza por una relacion del modulo de almacenamiento G' respecto al modulo de perdida G'' que es mayor de 2.
En una realizacion, el hidrogel se caracteriza por un modulo de almacenaje G' de 100 Pa a 80.000 Pa con una frecuencia en el intervalo de 0,02 Hz a 16 Hz.
En una realizacion, el hidrogel tiene una fuerza mecanica mayor que el colageno o su forma hidrolizada (gelatina).
En una realizacion, el hidrogel de acuerdo con la presente invencion comprende fibras del peptido y/o peptoide anfifflico como se ha definido anteriormente, definiendo dichas fibras una trama que es capaz de atrapar al menos un microorganismo, una partfcula vfrica, un peptido, un peptoide, una protefna, un acido nucleico, un oligosacarido, un polisacarido, una vitamina, una molecula inorganica, un polfmero sintetico, una molecula organica pequena o un compuesto farmaceutico activo.
En una realizacion, el hidrogel comprende al menos uno de entre un microorganismo, una partfcula vfrica, un peptido, un peptoide, una protefna, un acido nucleico, un oligosacarido, un polisacarido, una vitamina, una molecula inorganica, un polfmero sintetico, una molecula organica pequena o un compuesto farmaceuticamente activo atrapado por la trama de fibras del polfmero anfifflico.
En una realizacion, las fibras del polfmero anfifflico se acoplan con al menos un microorganismo, una partfcula vfrica, un peptido, un peptoide, una protefna, un acido nucleico, un oligosacarido, un polisacarido, una vitamina, una molecula inorganica, un polfmero sintetico, una molecula organica pequena o un compuesto farmaceuticamente activo atrapado por la trama de fibras del polfmero anfifflico.
En una realizacion, el hidrogel esta comprendido en al menos uno de entre una celula de combustible, una celula solar, una celula electronica, un dispositivo biosensible, un dispositivo medico, un implante, una composicion farmaceutica y una composicion cosmetica.
En una realizacion, el hidrogel de acuerdo con la presente invencion es para su uso en al menos uno de los siguientes: la liberacion de un compuesto farmaceuticamente activo, un kit de herramientas medicas, una celula de combustible, una celula solar, una celula electronica, regeneracion tisular, terapia con celulas madre y terapia genetica.
En una realizacion, el hidrogel de acuerdo con la presente invencion es inyectable.
Los objetivos de la presente invencion se resuelven con un procedimiento para preparar un hidrogel, comprendiendo el procedimiento disolver un peptido y/o peptoide anfifflico de acuerdo con la presente invencion en una solucion acuosa.
De acuerdo con la invencion, el peptido y/o peptoide anfifflico disuelto en una solucion acuosa se expone ademas a una temperatura, en el que la temperatura esta en el intervalo de 20 o C a 90 o c, preferentemente de 20 o c a 70 o C.
En una realizacion, el peptido y/o peptoide anfifflico se disuelve a una concentracion de 0,01 pg/ml a 100 mg/ml, preferentemente a una concentracion de 1 mg/ml a 50 mg/ml, mas preferentemente a una concentracion desde aproximadamente 1 mg/ml a aproximadamente 20 mg/ml.
Los objetivos de la presente invencion tambien se resuelven con un implante quirurgico, o estent, comprendiendo el implante quirurgico o estent un armazon de peptido y/o peptoide en el que el armazon de peptido y/o peptoide esta formado por un hidrogel de acuerdo con la presente invencion.
Los objetivos de la presente invencion tambien se resuelven con una composicion farmaceutica y/o cosmetica y/o un dispositivo biomedico y/o un dispositivo electronico que comprende el peptido y/o peptoide anfifflico de acuerdo con la presente invencion.
En una realizacion, la composicion farmaceutica y/o cosmetica y/o el dispositivo biomedico y/o los dispositivos electronicos que se han definido anteriormente, comprenden ademas un compuesto farmaceuticamente activo.
En una realizacion, la composicion farmaceutica y/o cosmetica que se ha definido anteriormente, comprende ademas un vehfculo farmaceuticamente aceptable.
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La presente invencion describe un kit de partes, comprendiendo el kit un primer envase con un peptido y/o peptoide anfifflico de acuerdo con la presente invencion y un segundo envase con una solucion acuosa.
La solucion acuosa del segundo envase puede comprender ademas un compuesto farmaceuticamente activo.
El primer envase con el peptido y/o peptoide anfifflico puede comprender ademas un compuesto farmaceuticamente activo.
Los objetivos de la presente invencion se resuelven con un procedimiento de regeneracion tisular que comprende las etapas de:
a) proporcionar un hidrogel como se ha definido anteriormente,
b) exponer dicho hidrogel a las celulas que van a formar el tejido regenerado,
permitir que dichas celulas crezcan en dicho hidrogel.
De acuerdo con la invencion, el procedimiento se lleva a cabo in vitro.
El procedimiento que se ha definido anteriormente se puede llevar a cabo in vivo, en el que, en la etapa a), dicho hidrogel se proporciona en un lugar en un cuerpo en el que se pretende la regeneracion tisular.
Dicha etapa a) se puede llevar a cabo inyectando dicho hidrogel en un lugar del cuerpo en el que se pretende la regeneracion tisular.
En un primer aspecto, la presente invencion proporciona un peptido y/o peptoide anfifflico capaz de formar un hidrogel. El peptido y/o peptoide anfifflico incluye una secuencia hidrofoba y una secuencia hidrofila. Esta secuencia hidrofoba tiene una longitud de n L o D aminoacidos. n es un numero entero de 2 a 6. La secuencia hidrofila tiene un resto polar y/o cargado que comprende m L- o D-aminoacidos. m es un numero entero de 1 a 2. Cada uno de los m aminoacidos alifaticos tiene un grupo polar que se selecciona independientemente. La secuencia anfifflica lineal tiene una carga neta a un pH fisiologico y un extremo N que tiene un grupo protector. El grupo protector es un grupo acetilo. El peptido y/o peptoide anfifflico puede comprender o secuencias unidas de n L- y D-aminoacidos hidrofobos y m L- y D-aminoacidos hidrofilos en el peptido y/o peptoide anfifflico. En el que o es un numero entero de 1 a aproximadamente 50. El peptido y/o peptoide anfifflico puede consistir en o secuencias unidas de n L- y D- aminoacidos hidrofobos y m L- y D-aminoacidos hidrofilos en el peptido y/o peptoide anfifflico. El valor de n es un numero entero de 2 a 6. El valor de m es de 1 a 2. El grupo cargado y/o polar de cada uno de los m L- y D- aminoacidos hidrofilos puede seleccionarse independientemente de entre un grupo hidroxilo, eter, carboxilo, amido, ester, amino, guanidino, tio, tioeter, seleno y teluro. El resto cargado o polar de la secuencia hidrofila puede comprender m L- o D-aminoacidos que se seleccionan de entre el grupo que consiste en acido aspartico, asparagina, acido glutamico, glutamina, 5-N-etil-glutamina (teanina), citrulina, tio-citrulina, cistefna, homocistefna, metionina, etionina, selenometionina, telurometionina, treonina, alo-treonina, serina, homoserina, arginina, homoarginina, ornitina, lisina y N(6)-carboximetil lisina. El resto cargado y/o polar de la secuencia hidrofila puede comprender dos aminoacidos identicos. Los dos aminoacidos identicos pueden estar adyacentes al resto hidrofobo no polar. El resto cargado y/o polar puede consistir en dos aminoacidos con una secuencia que se selecciona de entre Asn-Asn, Asp-Asp, Glu-Glu, Gln-Gln, Asn-Gln, Gln-Asn, Asp-Gln, Gln-Asp, Asn-Glu, Glu-Asn, Asp-Glu, Glu- Asp, Gln-Glu, Glu-Gln, Asp-Asn, Asn-Asp, Thr-Thr, Ser-Ser, Thr-Ser, Ser-Thr, Asp-Ser, Ser-Asp, Ser-Asn, Asn-Ser, Gln-Ser, Ser-Gln, Glu-Ser, Ser-Glu, Asp-Thr, Thr-Asp, Thr-Asn, Asn-Thr, Gln-Thr, Thr-Gln, Glu-Thr, Thr-Glu. El resto cargado y/o polar puede comprender el extremo C del peptido y/o peptoide anfifflico. El resto cargado y/o polar puede comprender el extremo C, teniendo el extremo C un grupo carboxilo del extremo C sin proteccion. El resto cargado y/o polar puede comprender el extremo C del peptido y/o peptoide anfifflico, teniendo el extremo C un grupo carboxilo del extremo C sin proteccion y en el que el extremo N tiene un grupo acetilo. El grupo protector puede ser un grupo protector amido. El resto cargado y/o polar consiste en al menos un aminoacido que se posiciona en el extremo C del peptido y/o peptoide anfifflico. La secuencia hidrofoba puede comprender al menos dos aminoacidos alifaticos que se definen por una cadena principal que comprende de 1 a aproximadamente 20 atomos de carbono. En una realizacion, una parte de los aminoacidos del resto no polar se pueden disponer en una secuencia general de tamano decreciente en la direccion desde el extremo N al C del peptido y/o peptoide anfifflico, y el tamano de los aminoacidos adyacentes del resto no polar puede ser identico o menor en la direccion de la secuencia general de tamano decreciente. La secuencia general de tamano decreciente puede ser preferentemente una secuencia no repetitiva. La direccion de la secuencia general de tamano decreciente en la que los aminoacidos adyacentes pueden ser de tamano identico o menor puede ser en la direccion hacia el resto cargado y/o polar de la secuencia. La parte de aminoacidos ordenados en una secuencia general de tamano decreciente puede tener una longitud de 2-6, preferentemente de 2, 3, 4, 5 o 6 aminoacidos. La parte de los aminoacidos ordenados en una secuencia general de tamano decreciente puede tener tambien una longitud de n-m-1 aminoacidos y en la que la parte de los aminoacidos ordenados en la secuencia general de tamano decreciente se puede posicionar entre el aminoacido no polar remanente del resto no polar de n-m aminoacidos y el resto polar. El aminoacido no polar remanente del resto no polar de n-m aminoacidos puede definir el extremo N o el extremo C del peptido y/o peptoide anfifflico. El aminoacido no polar del resto no polar de n-m aminoacidos puede ser uno de entre alanina, valina y glicina. La secuencia anfifflica lineal puede someterse a un cambio conformacional desde una conformacion de enrollamiento aleatorio a una conformacion helicoidal durante el auto-ensamblaje. El cambio conformacional puede depender de la
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concentracion. El resto no polar de la secuencia anfifflica lineal puede comprender al menos un L- o D-aminoacido que se selecciona de entre el grupo que consiste en glicina, homoalilglicina, homopropargilglicina, alanina, valina, leucina, norleucina e isoleucina. La secuencia anfifflica lineal puede comprender un unico resto polar y/o cargado y un unico resto no polar. La secuencia anfifflica lineal puede tener una carga neta positiva o negativa. La carga neta puede ser desde aproximadamente -1 a aproximadamente -4 o desde aproximadamente +5 a aproximadamente +1. La carga neta puede ser desde aproximadamente -1 a aproximadamente -2. La carga neta puede ser -2. La carga neta puede ser +1 o +2 o +5. El peptido y/o peptoide anfifflico puede ser estable en solucion acuosa en condiciones fisiologicas a temperatura ambiente durante un periodo de tiempo en el intervalo desde 1 dfa a al menos 6 meses, preferentemente al menos 8 meses, mas preferentemente al menos 12 meses. El peptido y/o peptoide anfifflico puede ser estable en una solucion acuosa en condiciones fisiologicas a una temperatura de 90 0 C durante al menos 1 hora.
En un segundo aspecto, la invencion proporciona un hidrogel. El hidrogel incluye un peptido y/o peptoide anfifflico de acuerdo con el primer aspecto. El hidrogel puede ser estable en solucion acuosa a temperatura ambiente durante un periodo de al menos 7 dfas. El hidrogel puede ser estable en una solucion acuosa a temperatura ambiente durante un periodo de al menos 2 a 4 semanas. El hidrogel puede ser estable en solucion acuosa a temperatura ambiente durante un periodo de al menos 1 a 6 meses. La propiedad mecanica del hidrogel se puede caracterizar por una relacion del modulo G'' de perdida con respecto al modulo G' de almacenamiento que sea menor de 1. El hidrogel se puede caracterizar por la magnitud del modulo G' de almacenaje mayor que el modulo G'' de perdida por un factor mmimo de 1,5. El hidrogel se puede caracterizar por un modulo G' de almacenamiento de desde 100 Pa a 80.000 Pa con una frecuencia en el intervalo de 0,02 Hz a 16 Hz. El hidrogel se puede caracterizar por un modulo G' de almacenamiento que es mayor segun aumenta la concentracion de peptido. El hidrogel puede tener una fuerza mecanica mayor que el colageno o su forma hidrolizada (gelatina). El hidrogel puede comprender fibras de un peptido y/o peptoide anfifflico descrito en el presente documento. Las fibras pueden definir una trama que es capaz de atrapar al menos uno de entre un microorganismo, una partfcula vfrica, un peptido, un peptoide, una protefna, un acido nucleico, un oligosacarido, un polisacarido, una vitamina, una molecula inorganica, un polfmero sintetico, una molecula organica pequena o un compuesto farmaceuticamente activo. El hidrogel puede comprender al menos uno de un microorganismo, una partfcula vfrica, un peptido, un peptoide, una protefna, un acido nucleico, un oligosacarido, un polisacarido, una vitamina, una molecula inorganica, un polfmero sintetico, una molecula organica pequena o un compuesto farmaceuticamente activo atrapado en la trama de fibras del polfmero anfifflico. Las fibras del polfmero anfifflico pueden unirse a al menos un microorganismo, una partfcula vfrica, un peptido, un peptoide, una protefna, un acido nucleico, un oligosacarido, un polisacarido, una vitamina, una molecula inorganica, un polfmero sintetico, un molecula organica pequena o un compuesto farmaceuticamente activo atrapado por la malla de fibras del polfmero anfifflico. El hidrogel puede estar comprendido en al menos una celula de combustible, una celula solar, una celula electronica, un dispositivo biosensible, un dispositivo medico, un implante, una composicion farmaceutica, un sistema de suministro de farmacos, un medio de cultivo tisular, dispositivos biosensores y una composicion cosmetica. El hidrogel puede usarse para al menos uno de entre liberacion de un compuesto farmaceuticamente activo, un kit de herramientas medicas, una celula de combustible, una celula solar, una celula electronica, regeneracion tisular, terapia con celulas madre y terapia genetica.
En algunas realizaciones el hidrogel puede utilizarse para la regeneracion tisular, la liberacion de farmacos o la terapia genetica.
En un tercer aspecto, la invencion proporciona un procedimiento para preparar un hidrogel. El procedimiento incluye proporcionar un peptido y/o peptoide anfifflico de acuerdo con el primer aspecto. El procedimiento incluye ademas disolver y/o dispersar el peptido y/o peptoide anfifflico en una solucion acuosa. El peptido y/o peptoide anfifflico disuelto/disperso se expone adicionalmente a una temperatura. La temperatura se selecciona de entre el intervalo de aproximadamente 20 o C a aproximadamente 90, preferentemente de 20 o C a 70 o c. El peptido y/o peptoide anfifflico se puede disolver a una concentracion desde aproximadamente 0,01 pg/ml a aproximadamente 100 mg/ml. El peptido y/o peptoide anfifflico se puede disolver a una concentracion desde aproximadamente 1 mg/ml a aproximadamente 50 mg/ml. El peptido y/o peptoide anfifflico se puede disolver y/o dispersar a una concentracion desde aproximadamente 1 mg/ml a aproximadamente 30 mg/ml.
En un cuarto aspecto, la invencion proporciona un implante quirurgico o un estent. El implante quirurgico o estent incluye un armazon de peptido y/o peptoide. El armazon de peptido y/o peptoide se define por un hidrogel de acuerdo con el segundo aspecto.
En un quinto aspecto, la invencion proporciona una composicion farmaceutica y/o cosmetica. La composicion farmaceutica y/o cosmetica incluyen el peptido y/o peptoide anfifflico de acuerdo con el primer aspecto. La composicion farmaceutica y/o cosmetica puede comprender un compuesto farmaceuticamente activo. La composicion farmaceutica y/o cosmetica puede comprender un vehfculo farmaceuticamente aceptable.
La invencion describe un kit de partes. El kit incluye un primer envase y un segundo envase. El primer envase incluye un peptido y/o peptoide de acuerdo con el primer aspecto. El segundo envase incluye una solucion acuosa. La solucion acuosa del segundo envase puede comprender ademas un compuesto farmaceuticamente activo. El primer envase con un peptido y/o peptoide anfifflico puede comprender ademas un compuesto farmaceuticamente activo.
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Otros aspectos y caracterfsticas de la presente invencion se volveran evidentes para los expertos en la tecnica con la revision de la siguiente descripcion de realizaciones especfficas de la invencion junto con las figuras adjuntas.
Breve descripcion de los dibujos
Las realizaciones de la invencion se describiran ahora a modo de ejemplo en referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
Las Figuras 1A a 1J representan una lista ordenada de algunos peptidos ejemplares de la invencion capaces de formar hidrogeles. Estos peptidos son realizaciones en las que el peptido completo consiste en una unica secuencia anfifflica lineal. Los peptidos que forman hidrogeles se nombran con un codigo corto, pero se desvela su secuencia individual. Los peptidos de estos ejemplos consisten en una secuencia de aminoacidos naturales que contiene 3 a 7 aminoacidos. El extremo N esta acetilado lo que elimina la carga que de otra manera evitarfa el caracter anfifflico de los peptidos.
La Figura 2 representa las imagenes de gelacion de hidrogeles basados en peptidos con las concentraciones mas bajas.
La Figura 3 representa las imagenes de gelacion para Ac-AS-6 (L) a concentraciones de 5 mg/ml, 10 mg/ml, 15 mg/ml.
La Figura 4 representa una hipotesis de auto-ensamblaje a partir de monomeros peptfdicos en una trama supramolecular de fibras condensadas. (A) Se cree que el ensamblaje se inicia con el emparejamiento antiparalelo de dos monomeros peptfdicos por cambio a conformaciones a-helicoidales. Posteriormente, las parejas peptfdicas se ensamblan en fibras y nanoestructuras. La condensacion de las fibras peptfdicas en agregados de fibras da como resultado la formacion del hidrogel.
La Figura 5 representa imagenes de microscopfa electronica de barrido ambiental (ESEM) de hidrogeles de Ac- LD6 (L) (10 mg/ml), en las que la Fig. 5A, Fig. 5B, y Fig. 5C, son imagenes que se obtienen por una magnificacion de 260X, 1000X, 2000X, 2400X, 4000X a una temperatura de 4 0 C con HV a 10 KV. Las imagenes indican la formacion de estructuras fibrosas.
La Figura 6 muestra imagenes de microscopfa electronica de barrido de emision de campo (FESEM) de hidrogeles de Ac-LD6 (L) (15 mg/ml), en la que las figuras 6A-D son imagenes que se obtienen por una magnificacion de 6000X, 45000X, 45000X y 40000X con HV a 10 KV.
La Figura 7 representa imagenes de microscopfa electronica de barrido de emision de campo (FESEM) de hidrogeles de Ac-AD6 (D) (20 mg/ml) con una magnificacion de 50X (Fig. 7A) y 20000X (Fig. 7B) a 12 KV.
La Figura 8 muestra imagenes de microscopfa electronica de barrido de emision de campo (FESEM) de hidrogeles de Ac-AD6 (D) (20 mg/ml) que se obtienen a 120X (Fig. 8A), y 450X (Fig. 8B).
La Figura 9A a)-f) muestra la morfologfa y evaluacion de la estructura de los armazones peptfdicos segun se determina por microscopfa electronica de barrido de emision de campo (a-f) (a) Se observa una estructura porosa en panal tras la liofilizacion de 20 mg/ml de hidrogel Ac-AD6 (D). Los poros estan unidos por membranas de fibras condensadas como se muestra en las vistas de cerca de 15 mg/ml (b) y 20 mg/ml (c) de hidrogeles Ac- ID3 (L). La magnificacion adicional de 20 mg/ml de hidrogel Ac-AD6 (L) revelaba las fibras unicas (d, e). A concentraciones mas bajas, 0,1 mg/ml se observaban las nanoestructuras Ac-LD6 (L) (f).
La Fig. 9B muestra una imagen que se obtuvo con una magnificacion de 1000X, HV de 12 KV, la Fig. 9C se obtuvo con una magnificacion de 2500X, HV de 12 KV, la Fig. 9D se obtuvo con una magnificacion de 4000X, HV de 12 KV, la Fig. 9E se obtuvo con una magnificacion de 35000X, HV de 10 KV, la Fig. 9F se obtuvo con una magnificacion de 80000X, HV de 5 KV, la Fig. 9G se obtuvo con una magnificacion de 120000X, HV de 10 KV, y la Fig. 9H con una magnificacion de 200000X, HV de 10 KV.
La Figura 10 muestra (a) el espectro CD Far-UV demuestra que cuando se aumenta la concentracion hay una transicion de la conformacion del peptido Ac-LD6 de enrollamiento aleatorio (por debajo del umbral de concentracion) a a-helicoidal (picos de 222 y 208 nm) y estructuras adicionales de tipo p (banda negativa a 218 nm). Calentando las muestras para facilitar la gelacion aumentaba la agregacion tipo p. (b) concentracion por debajo del umbral, las conformaciones de enrollamiento aleatorio de 0,2 mg/ml Ac-LD6 se alteraban reversiblemente por aumentos graduales de temperatura (lfneas solidas) desde 25 0 c a 90 0 c y el enfriamiento (lfneas discontinuas). (c, d) Por encima del umbral de concentracion en 1 mg/ml de gel Ac-LD6, los aumentos graduales de temperatura (c) estabilizaban las estructuras tipo p irreversiblemente, de forma que el enfriado posterior (d) no alteraba el espectro CD. (e) Espectro CD Far-UV de AcID3 a diferentes concentraciones. Todas las curvas se hicieron a 25 0 c.
La Figura 11 muestra la Reologfa. (a, b) Se determinaron las fuerzas mecanicas altas de diferentes hidrogeles peptfdicos a una concentracion de 20 mg/ml midiendo el modulo de almacenamiento (G') como una funcion de la
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frecuencia angular con un 0,1 % de tension, a 25 0 C y 50 0 C respectivamente. Los geles demostraban una estabilidad termica comparada con la gelatina, que se licuaba a 50 o C (por tanto se excluyo en 4B). (c) La fuerza mecanica es una funcion de la concentracion, como se determino por estudios de barrido de frecuencia oscilante utilizando Ac-LD6 (L) con un 0,1 % de tension a 25 o C. (d) El aumento de la concentracion de sal (NaCl) disminuye el G', reduciendo la rigidez de hidrogeles Ac-LD6 (L) a 10 mg/ml.
La Figura 12 muestra un ejemplo mas de una medicion de la reologfa para hidrogeles basados en peptidos. La Figura 12A y la Figura 12B representan los estudios de barridos de amplitud oscilante a temperaturas de 25 o C a 50 o C para Ac-AD6 (L) y Ac-AD6 (D) a una concentracion de 20 mg/ml con una frecuencia constante de [1 rads] y un hueco de 0,8 mm. Los graficos indican la representacion del modulo [Pa] frente a la tension ( %) a temperaturas de 25 o C y 50 o C. El intervalo viscoelastico lineal se observo a una tension de 0,07 % a 0,2 % a temperaturas de 25 o C a 50 o C. Las Fig. 12C y Fig. 12D representan los estudios de barrido de frecuencia oscilante de 25 o C y 50 o C para Ac-AD6 (L) y Ac-AD6 (D) a una concentracion de 20 mg/ml con intervalos de frecuencia variables desde 0,1 a 100 [rad/s] con una tension constante [ %] del 0,1 % de intervalo viscoelastico lineal y un hueco de 0,8 mm.
La Figura 13 muestra un ejemplo mas de una medicion de reologfa para hidrogeles basados en peptidos. Se representa un estudio de barrido de frecuencia de un peptido reticulado uv a una temperatura de 25 o C con una tension del 0,1 %.
La Figura 14 representa las mediciones de la reologfa para la gelatina-1890 (tipo A, piel de cerdo). Esta figura muestra los datos de los modulos que se obtuvieron a 25 o C cuando se aplicaban diferentes frecuencias.
La Figura 15 ilustra la biocompatibilidad de hidrogeles basados en peptidos de la invencion utilizando lfneas celulares adicionales. La Fig. 15A muestra una imagen microscopica de celulas primarias del tubulo renal humano (HPRTC) tras 72 horas despues de sembrarlas en un hidrogel de Ac-LD6 (L) en medio DMEM, cultivadas en condiciones optimas. La Fig. 15B muestra las imagenes microscopicas de celulas primarias de tubulo renal humano (HPRTC) tras 72 h despues de sembrarlas un cultivo tisular plastico, cultivadas en optimas condiciones. La Fig. 15C muestra las imagenes microscopicas de celulas endoteliales de la vena umbilical humana (HUVEC) tras 72 h despues de sembrarlas en geles de Ac-LD6 (L) en medio DMEM, cultivadas en condiciones optimas. La Fig. 15D muestra imagenes microscopicas de celulas endoteliales de la vena umbilical humana (HUVEC) tras 72 h despues de sembrarlas en un cultivo tisular plastico, cultivadas en condiciones optimas.
La Figura 16 es una ilustracion mas de la viabilidad de las celulas en presencia de un hidrogel de la invencion. Se cultivaron fibroblastos humanos en presencia (Fig. 16A) y ausencia (Fig. 16B) de Ac-LD6 (L) (5 mg/ml). Se muestran las celulas tenidas con isotiocianato de fluorescefna (FITC) (paneles de la izquierda), celulas tenidas con rojo Texas (paneles centrales) y celulas tenidas con ambos FITC y rojo Texas (paneles de la derecha).
Descripcion detallada de la invencion
Una realizacion ejemplar de la invencion proporciona una nueva clase de peptidos/peptoides formadores de hidrogel derivados inter alia de aminoacidos naturales. Estos peptidos/peptoides son pequenos peptidos anfifflicos con una parte hidrofoba de aminoacidos alifaticos y uno o dos aminoacidos polares. Los peptidos/peptoides (tfpicamente 3-7 meros) estan tfpicamente en forma L o D y pueden auto-ensamblarse en fibras supramoleculares que se organizan en estructuras tipo malla. Los hidrogeles se caracterizan en general por una rigidez importante y son biocompatibles y no toxicos. Dependiendo de la secuencia de peptido/peptoide estos hidrogeles pueden mostrar un caracter de respuesta a la temperatura y tixotropico. Seleccionando las condiciones de ensamblaje peptfdico se puede controlar el espesor y longitud de las fibras. Los hidrogeles rfgidos pueden utilizarse para el cultivo de una variedad de celulas primarias humanas, proporcionando armazones peptfdicos que pueden ser utiles en la reparacion y remplazo de varios tejidos. Tambien se desvela el procedimiento para preparar estos hidrogeles. Se desvela ademas el uso de los respectivos hidrogeles en aplicaciones tales como el cultivo celular, modificacion tisular, cirugfa plastica, suministro de farmacos, aplicaciones orales, cosmetica, empaquetado y similares asf como para aplicaciones tecnicas, como por ejemplo para su uso en dispositivos electronicos que pueden incluir celulas solares o de combustible.
Una realizacion ejemplar de la presente invencion proporciona un peptido y/o peptoide anfifflico capaz de formar un hidrogel, es decir, una trama de polfmero en la que el agua es el medio de dispersion. El peptido y/o peptoide anfifflico incluye una o mas secuencias anfifflicas lineales, teniendo cada una, una parte polar y una parte no polar. Por simplificar, las explicaciones siguientes se enfocan sobre todo en los peptidos y/o peptoides anfifflicos que consisten en una unica secuencia lineal respectiva. En estas explicaciones, el peptido y/o peptoide respectivo se denomina “peptido y/o peptoide lineal”. Las respectivas explicaciones se aplican a cualquier secuencia lineal, que tambien puede estar incluida en un peptido y/o peptoide anfifflico con una pluralidad de estas secuencias lineales. Cada una de estas secuencias lineales se selecciona individualmente. En algunas realizaciones el peptido y/o peptoide anfifflico que se desvela en el presente documento incluye varias secuencias anfifflicas lineales, cada una de ellas diferenciada de las otras secuencias anfifflicas lineales. En algunas realizaciones un peptido y/o peptoide anfifflico desvelado en el presente documento incluye varias secuencias anfifflicas lineales identicas. En una
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realizacion un peptido y/o peptoide anfifflico desvelado en el presente documento incluye una pluralidad de secuencias anfifflicas lineales, siendo cada secuencia anfifflica lineal identica a las otras secuencias anfifflicas lineales.
Un peptido y/o peptoide de acuerdo con una realizacion ejemplar de la invencion incluye o secuencias anfifflicas lineales. El sfmbolo o representa un numero entero que se selecciona de entre el intervalo desde 1 a aproximadamente 25, tal como desde 1 a aproximadamente 20, desde 1 a aproximadamente 18, desde 1 a aproximadamente 15, desde 1 a aproximadamente 12, desde 1 a aproximadamente 10, desde 1 a aproximadamente 8, desde 1 a aproximadamente 6, desde 1 a aproximadamente 5 desde 1 a aproximadamente 4 o desde 1 a aproximadamente 3. En algunas realizaciones estas secuencias anfifflicas lineales estan unidas de manera consecutiva, definiendo de esta manera una parte lineal del peptido y/o peptoide. En algunas realizaciones el peptido y/o peptoide tiene un armazon con una o mas ramificaciones. En dicha realizacion estas secuencias anfifflicas lineales pueden estar incluidas en las diferentes ramificaciones.
Como se ha mencionado anteriormente, cada una de las o secuencias anfifflicas lineales se selecciona independientemente. Una secuencia anfifflica lineal respectiva tiene una longitud de n aminoacidos alifaticos. El sfmbolo n representa un numero entero que se selecciona de entre el intervalo desde 3 a aproximadamente 8 o desde 3 a aproximadamente 7, tal como 3, 4, 5, 6, 7, u 8 aminoacidos alifaticos.
En algunas realizaciones una secuencia anfifflica lineal de un peptido y/o peptoide descrito en el presente documento es quiral, dando lugar a un peptido y/o peptoide anfifflico completamente quiral. Un peptido y/o peptoide lineal correspondiente, es decir, una realizacion que consiste en una unica secuencia lineal respectiva, en consecuencia es un peptido o peptoide quiral. Una secuencia anfifflica lineal respectiva puede incluir cualquier aminoacido no aromatico lineal. El termino “aminoacido” como se utiliza en el presente documento se refiere a un acido alfa-amino carboxflico, es decir un acido carboxflico con un grupo amino en la posicion a. El grupo amino respectivo puede ser un grupo -NH2 o un grupo -NHR1. El resto R1 puede ser cualquier grupo alifatico, sea alquilo, alquenilo o alquinilo, con una cadena principal que incluye 1 a 5, a 10, a 15 o a 20 atomos de carbono. Ejemplos de radicales alquenilo son radicales de hidrocarburo de cadena lineal o ramificada que contienen uno o mas de enlaces dobles. Los radicales alquenilo contienen en general aproximadamente de dos a veinte atomos de carbono y uno o mas, por ejemplo dos, enlaces dobles, tal como de aproximadamente dos a aproximadamente diez atomos de carbono, y un doble enlace. Los radicales alquinilo contienen normalmente aproximadamente dos a aproximadamente veinte atomos de carbono y uno o mas, por ejemplo dos, enlaces triples, preferentemente tal como de dos a diez atomos de carbono y un triple enlace. Ejemplos de radicales alquinilo son radicales de hidrocarburo de cadena lineal o ramificada que contienen uno o mas enlaces triples. Ejemplos de grupos alquilo son metilo, etilo, propilo, butilo, pentilo, hexilo, heptilo, octilo, nonilo, decilo, los n isomeros de estos radicales, isopropilo, isobutilo, isopentilo, sec-butilo, tert-butilo, neopentilo, 3,3 dimetilbutilo.
Un peptoide es una oligo (N-alquil) glicina que, al igual que la cadena lateral conectada al atomo de carbono a (vease posteriormente) de un peptido, en el nitrogeno amida tiene un resto que en la presente invencion es un resto alifatico. En consecuencia, en las realizaciones en las que se incluye un grupo -NHR1 (vease anteriormente) en el aminoacido y el atomo de carbono a esta incluido en un grupo -CH2 -, el producto de reaccion de acoplamiento de una pluralidad de dichos aminoacidos se puede denominar peptoide. Un peptoide tambien puede considerarse que se diferencia de un peptido porque este tiene su cadena lateral mas bien en el nitrogeno amida que en atomo de carbono a. Los peptoides tipicamente son resistentes a las proteasas y otras enzimas modificadoras y pueden tener una permeabilidad celular mucho mayor que los peptidos (vease, por ejemplo, Kwon, Y.-U., y Kodadek, T., J. Am. Chem. Soc. (2007) 129, 1508-1509).
El termino “aminoacido” incluye compuestos en los que el grupo del acido carboxflico se protege con un grupo protector en forma de un ester (incluyendo un ortoester), un sililester, una amida, una hidrazida, un oxazol, una 1,3- oxazolina o una 5-oxo-1,3-oxazolidina. El termino “aminoacido” tambien incluye compuestos en los que el grupo amino en forma de -NH2 o -NHR1 (vease anteriormente) se protege tras un grupo protector. Los grupos protectores amino adecuados incluyen, pero no se limitan a, un carbamato, una amida, una sulfonamida, una imina, una imida, histidina, un N-2,5-dimetil-pirrol, un producto de adicion N-1,4,4,4-tetrametil-disilil-azaciclopentano, una N-1,1,3,3- tetrametil-1,3-disililindolina, un N-difenilsilildietileno, una 1,3,5-dioxazina, una N-[2-(trimetilsilil) etoxi] metilamina, una N-(5,5-dimetil-3-oxo-1-ciclohexenil) amina, una N-4,4,4-trifluoro-3-oxo-1-butenilamina, un N-9-borabiciclononano y una nitroamina. Tambien puede estar presente un grupo protector que proteja tanto el grupo amino como el carboxflico tales como, por ejemplo, en forma de una 2,2-dimetil-4-alquil-2-silo-5-oxo-1,3-oxazolidina. El atomo de carbono alfa del aminoacido tfpicamente tiene ademas un atomo de hidrogeno. La denominada “cadena lateral” unida al atomo de carbono alfa, que de hecho es la continuacion de la cadena principal del acido carboxflico es un resto alifatico que puede ser lineal o ramificado. La expresion “cadena lateral” se refiere a la presencia del aminoacido en un peptido (vease anteriormente), en el que se forma un armazon por el acoplamiento de una pluralidad de aminoacidos. Un resto alifatico unido al atomo de carbono a de un aminoacido incluido en dicho peptido define entonces una cadena lateral con respecto al armazon. Como se ha explicado anteriormente, lo mismo se aplica a un resto alifatico unido al grupo amino del aminoacido, lo que define de igual manera una cadena lateral con respecto al armazon de un peptoide.
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El termino “alifatico” significa, a menos de que se establezca otra cosa, una cadena lineal o ramificada de hidrocarburo, que puede estar saturada o mono- o poli-insaturada e incluye heteroatomos. El termino “heteroatomo” como se utiliza en el presente documento significa un atomo de cualquier elemento distinto de carbono o hidrogeno. Un grupo alifatico insaturado contiene uno o mas dobles y/o triples enlaces (restos alquenilo o alquinilo). Las ramificaciones de las cadenas de hidrocarburo pueden incluir cadenas lineales asf como elementos cfclicos no aromaticos. La cadena de hidrocarburo, que puede, a menos de que se establezca otra cosa, ser de cualquier longitud, y contener cualquier numero de ramificaciones. Tfpicamente, la cadena de hidrocarburo (principal) incluye 1 a 5, a 10, a 15 o a 20 atomos de carbono. Ejemplos de radicales alquenilo son radicales de hidrocarburo de cadena lineal o ramificada que contienen uno o mas enlaces dobles. Los radicales alquenilo generalmente contienen aproximadamente de dos a aproximadamente veinte atomos de carbono y uno o mas, por ejemplo dos, enlaces dobles, tal como aproximadamente de dos a aproximadamente diez atomos de carbono, y un doble enlace. Los radicales alquinilo normalmente contienen aproximadamente de dos a aproximadamente veinte atomos de carbono y uno o mas, por ejemplo dos, enlaces triples, preferentemente tales como de dos a diez atomos de carbono y un triple enlace. Ejemplos de radicales alquinilo son radicales de hidrocarburo de cadena lineal o ramificada que contienen uno o mas enlaces triples. Ejemplos de grupos alquilo son metilo, etilo, propilo, butilo, pentilo, hexilo, heptilo, octilo, nonilo, decilo, los n isomeros de estos radicales, isopropilo, isobutilo, isopentilo, sec-butilo, tert-butilo, neopentilo, 3,3 dimetilbutilo. Tanto la cadena principal como las ramificaciones pueden contener ademas heteroatomos como por ejemplo N, O, S, Se o Si o se pueden sustituir los atomos de carbono por estos heteroatomos.
Un resto alifatico puede estar sustituido o no sustituido con uno o mas grupos funcionales. Los sustituyentes pueden ser cualquiera de los grupos funcionales, como por ejemplo, pero sin limitarse a, amino, amido, azido, carbonilo, carboxilo, ceto, ciano, isociano, ditiano, halogeno, hidroxilo, nitro, organometalico, organoborico, seleno, sililo, silano, sulfonilo, tio, tiociano, trifluorometil sulfonilo, p-toluensulfonilo, bromobencenosulfonilo, nitrobencenosulfonilo, y metanosulfonilo.
Como deberfa ser evidente de lo anterior, la cadena lateral de un aminoacido de un peptido/peptoide que se describe en el presente documento puede tener una longitud de 0 a aproximadamente 5, a aproximadamente 10, a aproximadamente 15 o a aproximadamente 20 atomos de carbono. Puede estar ramificado e incluir enlaces carbono-carbono insaturados. En algunas realizaciones se incluyen uno o mas aminoacidos naturales en el peptido o peptoide. Dicho aminoacido natural puede ser uno de los 20 componentes basicos de las protefnas de origen natural.
En un peptido o peptoide, que incluye un peptido/peptoide desvelado en el presente documento los aminoacidos individuales estan unidos covalentemente por medio de enlaces amida entre un grupo carboxilo de un primer aminoacido y un grupo amino de un segundo aminoacido. Un peptido y/o peptoide desvelado en el presente documento es no repetitivo tal que dos aminoacidos que se unen uno a otro siempre son diferentes entre ellos.
El termino anfifflico se refiere a un compuesto que es soluble tanto en fluidos polares como no polares. Tambien engloba compuestos multifasicos. Las propiedades anfifflicas del peptido y/o peptoide se deben a la presencia de restos tanto polares como no polares en el mismo peptido y/o peptoide. A este respecto, el peptido y/o peptoide puede ser de naturaleza tensioactiva. En consecuencia, las propiedades polares de un peptido y/o peptoide de acuerdo con una realizacion de la invencion se basan en un resto polar. Dos de dichos restos son un grupo lateral - COOH, en particular en forma de un grupo COO- cargado y un grupo amino. Uno de dichos restos adicional es un grupo -COOH en el extremo C si esta presente en una forma libre, sin proteccion. En general, una molecula tensioactiva incluye un grupo de cabeza polar, tfpicamente hidrofilo, unido a un resto no polar, tfpicamente un hidrocarburo. Los restos no polares de un peptido o peptoide incluyen una cadena de hidrocarburo que no tiene un grupo funcional.
Una secuencia anfifflica lineal incluida en un peptido y/o peptoide de una realizacion de la invencion por lo tanto incluye un resto polar y un resto no polar. El resto polar incluye un aminoacido alifatico que tienen un grupo polar tal como un grupo hidroxilo, un grupo tiol, un grupo seleno, un grupo amino, un grupo amido, un grupo eter, un grupo tioeter o un grupo selenoeter. En consecuencia, el resto polar puede incluir un aminoacido que tiene un grupo polar funcional con un proton tal como un hidroxilo, tiol, selenol, amina o amida.
Generalmente el resto polar de una secuencia anfifflica lineal de un peptido y/o peptoide anfifflico de una realizacion de la invencion se define por un unico aminoacido, por dos aminoacidos consecutivos o por tres aminoacidos consecutivos que estan unidos al resto no polar del peptido/peptoide. En consecuencia, en algunas realizaciones el resto polar del peptido/peptoide consiste en dos aminoacidos que estan unidos covalentemente por medio de un enlace amida, teniendo ambos aminoacidos una cadena lateral polar del peptido/peptoide. Uno de estos dos aminoacidos puede ser un aminoacido del extremo del peptido/peptoide, definiendo sus extremos N o C. En algunas realizaciones el peptido/peptoide anfifflico tiene un unico aminoacido con una cadena lateral polar con la parte restante del peptido/peptoide definiendo el resto no polar. En algunas realizaciones el peptido y/o peptoide anfifflico tiene dos aminoacidos con una cadena lateral polar mientras que la parte restante del peptido/peptoide define el resto no polar. Como tres ejemplos ilustrativos de una respectiva cadena lateral polar pueden servir los grupos 4- metil-4-tio-pentilo, 6-etoxicarbonil-4,5-dimetil-hexilo y 6-hidroxi-4-(1-hidroxietil)-hexilo. Como se utiliza en el presente documento, la numeracion de las cadenas laterales del correspondiente peptido/peptoide comienza en “1” en el
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atomo de carbono que esta unido covalentemente al atomo de carbono a del aminoacido o el grupo amino del aminoacido, respectivamente. Los aminoacidos que se incluyen en el resto polar pueden ser o incluir, pero sin limitarse a, acido aspartico, asparagina, acido glutamico, acido 4-fluoro-glutamico, acido 2-aminoad^pico, acido y- carboxi-glutamico, acido 4-tert-butilaspartico, 5-N-etil-glutamina (teanina), citrulina, tio-citrulina, cistefna, homocistefna, telurometionina, etionina, selenometionina, telurometionina, treonina, alo-treonina, serina, homoserina, arginina, homoarginina, ornitina, lisina, 5-hidroxi-lisina y N(6)-carboximetillisina. Cualquiera de dichos aminoacidos puede estar presente en forma L o D.
La secuencia anfifflica lineal del peptido y/o peptoide anfifflico de una realizacion de la invencion se puede definir como que tiene n aminoacidos. Cuando un aminoacido con una cadena lateral polar se incluye en la secuencia anfifflica lineal, el resto no polar puede considerarse que tiene n-1 aminoacidos. En este caso, el resto polar consiste exactamente en un aminoacido, seleccionandose dicho aminoacido de entre cualquier aminoacido del parrafo anterior. Cuando se incluyen dos aminoacidos consecutivos con una cadena lateral polar en la secuencia anfifflica lineal del peptido/peptoide, puede considerarse entonces que el resto no polar tiene n-2 aminoacidos. En este caso el resto polar consiste exactamente en dos aminoacidos. En realizaciones en las que el resto polar consiste en dos aminoacidos, el resto polar puede tener una secuencia que se selecciona de entre Asn-Asn, Asp-Asp, Glu-Glu, Gln- Gln, Asn-Gln, Gln-Asn, Asp-Gln, Gln-Asp, Asn-Glu, Glu-Asn, Asp-Glu, Glu-Asp, Gln-Glu, Glu-Gln, Asp-Asn, Asn-Asp, Thr-Thr, Ser-Ser, Thr-Ser, Ser-Thr, Asp-Ser, Ser-Asp, Ser-Asn, Asn-Ser, Gln-Ser, Ser-Gln, Glu-Ser, Ser-Glu, Asp- Thr, Thr-Asp, Thr-Asn, Asn-Thr, Gln-Thr, Thr-Gln, Glu-Thr, Thr-Glu.
La secuencia anfifflica lineal del peptido/peptoide tiene una carga neta a pH fisiologico. La expresion “pH fisiologico” es conocida por los expertos en la tecnica para referirse al valor del pH de la sangre, que tiene un valor de pH tfpicamente de aproximadamente 7,4. En realizaciones en las que la secuencia anfifflica lineal se dispone en el extremo C o N del peptido/peptoide, el extremo respectivo puede proporcionar la correspondiente carga neta. En realizaciones en las que la secuencia anfifflica lineal no se posiciona en el extremo C o N del peptido/peptoide, el resto polar de la secuencia anfifflica lineal incluye uno o mas aminoacidos que tienen una cadena lateral con un grupo funcional que esta cargado a pH fisiologico. Ejemplos ilustrativos de un grupo funcional respectivo incluyen un grupo amino, nitro-, guanidino, esterilo, sulfonilo o carboxilo. En algunas realizaciones, la carga neta de la secuencia anfifflica lineal es, como carga positiva o negativa, igual o menor que el numero de aminoacidos que se incluyen en el resto polar del mismo. En algunas realizaciones la carga neta de la secuencia anfifflica lineal es una de entre -3, - 2 o -1. En algunas realizaciones la carga neta de la secuencia anfifflica lineal es +1, +2 o +3.
La cadena lateral polar respectiva de un aminoacido del resto polar, unida al atomo de carbono a del aminoacido (vease anteriormente) y/o el grupo amino del mismo, puede definirse tfpicamente por una cadena principal que incluye de 1 a aproximadamente 20, incluyendo de 1 a aproximadamente 15, de 1 a aproximadamente 10 o de 1 a aproximadamente 5 atomos de carbono. Por claridad se dice que la expresion “cadena lateral” se utiliza con respecto al armazon del peptido/peptoide. Esta cadena lateral del peptido/peptoide puede estar ramificada y por lo tanto definida por una cadena principal y unas ramificaciones. Tanto la cadena principal como las ramificaciones, si estan presentes, de la cadena lateral del peptido y/o peptoide pueden incluir uno o mas enlaces dobles o triples (vease anteriormente). Ejemplos de cadenas laterales incluyen, pero no se limitan a, grupos metilo, etilo, propilo, isopropilo, propenilo, propinilo, butilo, butenilo, sec-butilo, tert-butilo, isobutilo, pentilo, neopentilo, isopentilo, pentenilo, hexilo, 3,3 dimetilbutilo, heptilo, octilo, nonilo, o decilo. El grupo polar funcional esta unido a esta cadena lateral del peptido y/o peptoide.
En algunas realizaciones, el resto polar de la secuencia anfifflica lineal incluye dos aminoacidos identicos. Cuando estos aminoacidos son aminoacidos de origen natural, puede definir una de las secuencias Lys-Lys, Gln-Gln, Glu- Glu, Asp-Asp, Asn-Asn, Met-Met, Thr-Thr, Arg-Arg o Ser-Ser. La expresion “de origen natural” en este contexto se refiere a los 20 aminoacidos en los que el codigo genetico se traduce directamente en cualquier organismo. Dichos dos aminoacidos polares identicos pueden por ejemplo estar adyacentes al resto no polar.
En algunas realizaciones la secuencia anfifflica lineal del peptido/peptoide tiene una cola hidrofoba de aminoacidos alifaticos y al menos uno polar, que incluye un grupo de aminoacidos de cabeza, cargado.
El resto no polar incluye un aminoacido, en general al menos dos aminoacidos, con una cadena de hidrocarburo que no tiene un grupo funcional. La cadena lateral respectiva, acoplada al atomo de carbono a del aminoacido (vease anteriormente), puede tener una cadena principal que incluye de 0 a aproximadamente 20 o de 1 a aproximadamente 20, incluyendo de 0 a aproximadamente 15, de 1 a aproximadamente 15, de 0 a aproximadamente 10, de 1 a aproximadamente 10, de 1 a aproximadamente 5 o de 0 a aproximadamente 5 atomos de carbono. El resto no polar puede por lo tanto incluir un aminoacido sin cadena lateral, es decir, glicina. La cadena lateral del peptido y/o peptoide puede estar ramificada (vease anteriormente) e incluir uno o mas enlaces dobles o triples (vease anteriormente). Ejemplos de cadenas laterales del peptido y/o peptoide incluyen, pero no se limitan a, grupos metilo, etilo, propilo, isopropilo, propenilo, propinilo, butilo, butenilo, sec-butilo, tert-butilo, isobutilo, pentilo, neopentilo, isopentilo, pentenilo, hexilo, 3,3 dimetilbutilo, heptilo, octilo, nonilo o decilo. Como algunos ejemplos ilustrativos, el resto no polar puede incluir un aminoacido alanina, valina, leucina, isoleucina, norleucina, norvalina, acido 2-(metilamino)-iso-butfrico, acido 2-amino-5-hexinoico. Dicho aminoacido puede estar presente en cualquier configuracion que se desee. La union al resto no polar puede ser tambien en el extremo C o el extremo N del peptido/peptoide. Tfpicamente el extremo C o el extremo N esta en tal caso protegido por un grupo protector (vease
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anteriormente).
En algunas realizaciones el resto no polar incluye una secuencia de aminoacidos que esta ordenada por tamano decreciente. Por lo tanto, una parte de los aminoacidos del resto no polar puede estar ordenada en una secuencia general de tamano decreciente. Con respecto a la direccion desde el extremo N al C esta secuencia general puede considerarse por lo tanto que es de tamano decreciente. Por la expresion “secuencia general” de tamano decreciente se quiere decir que estan incluidas las realizaciones en las que los aminoacidos adyacentes tienen aproximadamente el mismo tamano siempre que haya un descenso de tamano en general. En una secuencia general de tamano decreciente los aminoacidos del resto no polar en consecuencia son identicos o menores en la direccion de la secuencia general de tamano decreciente. En algunas realizaciones la secuencia general de tamano decreciente es una secuencia no repetitiva.
Como ejemplo ilustrativo, cuando una parte respectiva de aminoacidos es una secuencia de cinco aminoacidos, el primer aminoacido puede tener una cadena lateral 3,4-dimetil-hexilo. El segundo aminoacido puede tener una cadena lateral neopentilo. El tercer aminoacido puede tener una cadena lateral pentilo. El cuarto aminoacido puede tener una cadena lateral butilo. El quinto aminoacido puede ser glicina, es decir que no tenga cadena lateral. Aunque una cadena lateral neopentilo y pentilo tienen el mismo tamano, la secuencia general de tal parte peptfdica no polar disminuye de tamano. Como un ejemplo ilustrativo adicional de una secuencia general de tamano decreciente en un resto no polar, la parte no polar respectiva puede ser una secuencia de tres aminoacidos. El primer aminoacido puede tener una cadena lateral n-nonilo. El segundo aminoacido puede tener una cadena lateral 3-etil-2-metil- pentilo. El tercer aminoacido puede tener una cadena lateral tert-butilo. Como un ejemplo ilustrativo adicional de una secuencia general de tamano decreciente en un resto no polar, el resto no polar puede ser una secuencia de nueve aminoacidos. El primer aminoacido puede tener una cadena lateral 4-propil-nonilo. El segundo aminoacido puede tener una cadena lateral n-dodecilo. El tercer aminoacido puede tener una cadena lateral 6,6-dietil-3-octenilo. Una cadena lateral n-dodecilo y una cadena lateral 6,6-dietil-3-octenilo tienen ambas 12 atomos de carbono y por lo tanto tienen de nuevo un tamano comparable. Sin embargo, el grupo 6,6-dietil-3-octenilo incluye un enlace carbono- carbono insaturado y por lo tanto tiene un tamano ligeramente menor que el grupo dodecilo. El cuarto aminoacido puede tener una cadena lateral 2-metil-nonil. El quinto aminoacido puede tener una cadena lateral 3-propil-hexilo. El sexto aminoacido puede tener una cadena lateral n-hexilo. El septimo aminoacido puede tener una cadena lateral 2- butinilo. El 8° aminoacido puede tener una cadena lateral isopropilo. El noveno aminoacido puede tener una cadena lateral metilo.
Cuando una parte de los aminoacidos del resto no polar ordenados en una secuencia general de tamano decreciente solamente contiene aminoacidos de origen natural (sean en forma D o L), puede por ejemplo, tener una longitud de cinco aminoacidos, tal como la secuencia leucina-isoleucina-valina-alanina-glicina o isoleucina-leucina- valina-alanina-glicina. Una secuencia general de tamano decreciente de aminoacidos solamente naturales puede tener tambien una longitud de cuatro aminoacidos. Ejemplos ilustrativos incluyen las secuencias isoleucina-leucina- valina-alanina, leucina-isoleucina-valina-alanina, isoleucina-valina-alanina-glicina, leucina-valina-alanina-glicina, leucina-isoleucina-alanina-glicina, leucina-isoleucina-valina-glicina, isoleucina-leucina-alanina-glicina o isoleucina- leucina-valina-glicina. Una secuencia general de tamano decreciente de aminoacidos solamente naturales tambien puede tener una longitud de tres aminoacidos. Ejemplos ilustrativos incluyen las secuencias isoleucina-valina- alanina, leucina-valina-alanina, isoleucina-valina-glicina, leucina-valina-glicina, leucina-alanina-glicina, isoleucina- alanina-glicina o isoleucina-leucina-alanina. Una secuencia general de tamano decreciente de aminoacidos solamente naturales puede tener tambien una longitud de dos aminoacidos. Ejemplos ilustrativos incluyen las secuencias isoleucina-valina, leucina-valina, isoleucina-alanina, leucina-alanina, leucina-glicina, isoleucina-glicina, valina-alanina, valina-glicina o alanina-glicina.
En algunas realizaciones, la direccion del tamano decreciente de la secuencia general de tamano decreciente que se ha definido anteriormente esta en la direccion hacia el resto polar de la secuencia anfifflica lineal. En consecuencia, en dichas realizaciones el tamano de aminoacidos adyacentes en esta parte del resto no polar es en consecuencia identica o menor en la direccion del resto polar. Por lo tanto, como tendencia general en dicha realizacion, cuanto mas proximo al resto polar de la secuencia anfifflica lineal, menor es el tamano total de la cadena lateral de un peptido y/o peptoide a lo largo de la respectiva secuencia general de tamano decreciente. En el ejemplo ilustrativo anterior de una secuencia general de tres aminoacidos con una cadena lateral n-nonil, una 3-etil-2-metil- pentil y una tert-butil, el siguiente aminoacido puede ser uno polar que tiene una cadena lateral del peptido/peptoide con un grupo funcional polar. Como ejemplo ilustrativo, adyacente a la cadena lateral tert-butil del peptido/peptoide puede haber una cadena lateral 3-carboxi-n-butilo.
En algunas realizaciones todo el resto no polar del peptido y/o peptoide anfifflico lineal o la secuencia anfifflica lineal, respectivamente, consiste en la secuencia general de tamano decreciente. En dicha realizacion, la secuencia general de tamano decreciente puede tener una longitud de n-m aminoacidos (cf. anteriormente). En algunas realizaciones la secuencia general de tamano decreciente esta flanqueada por cadenas laterales no polares adicionales del peptido/peptoide. En una realizacion, la secuencia general de tamano decreciente tiene una longitud de n-m-1 aminoacidos. En dicha realizacion hay un aminoacido adicional incluido en el peptido/peptoide, proporcionando una cadena lateral no polar del peptido/peptoide. Este aminoacido puede posicionarse entre la secuencia general de tamano decreciente y el aminoacido polar, el aminoacido polar se puede posicionar entre este aminoacido no polar adicional y la secuencia general de tamano decreciente o la secuencia general de tamano
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decreciente se puede posicionar entre el aminoacido polar y este aminoacido no polar adicional. Tfpicamente, la secuencia general de tamano decreciente se posiciona entre el aminoacido polar y este aminoacido no polar adicional. El aminoacido no polar adicional puede por ejemplo definir el extremo N del peptido/peptoide, que esta protegido por un grupo acetilo. Junto con la secuencia general de tamano decreciente como se ha definido anteriormente se puede definir la parte no polar del peptido/peptoide. El aminoacido polar puede definir el extremo C del peptido/peptoide. En el presente ejemplo la secuencia general de tamano decreciente esta flanqueada por lo tanto por el aminoacido polar en un lado y por el aminoacido no polar adicional en el otro lado. En una realizacion cuando la realizacion de la secuencia general de tamano decreciente tiene una longitud de n-m-1 aminoacidos, el aminoacido no polar restante del resto no polar de n-m aminoacidos es uno de entre alanina y glicina.
Como se ha explicado anteriormente, el resto polar de las secuencia anfifflica lineal puede definirse en algunas realizaciones por dos aminoacidos consecutivos. El resto polar incluye m aminoacidos alifaticos. Cada uno de los m aminoacidos alifaticos se selecciona independientemente y tiene un grupo polar que se selecciona independientemente. El sfmbolo m representa un numero entero que se selecciona de entre 1, y 2. El al menos un resto esencialmente no polar (vease anteriormente) en consecuencia tiene un numero de n-m, es decir n-1 o n-2 aminoacidos. En algunas realizaciones n es igual o mayor de m+2. En dicha realizacion m puede representar un numero de n-2 o menor.
En una realizacion en la que el resto no polar completo del peptido y/o peptoide anfifflico lineal consiste en la secuencia general de tamano decreciente (vease anteriormente), este resto no polar, puede por tanto tener una longitud de n-2 aminoacidos. En una realizacion en la que el peptido y/o peptoide anfifflico lineal tiene una cadena lateral no polar adicional ademas del resto o polar de tamano decreciente, esta cadena lateral no polar adicional puede estar incluida en un aminoacido que esta unido directamente a un aminoacido de la secuencia general de tamano decreciente. El resto no polar puede por lo tanto definirse por el resto no polar de tamano decreciente y el respectivo aminoacido adicional con una cadena lateral no polar. En una dicha realizacion en la que m = 1, el resto no polar puede por lo tanto tener una longitud de n-2 aminoacidos, de los cuales el resto no polar de tamano decreciente tiene una longitud de n-3 aminoacidos. La secuencia general de tamano decreciente se puede posicionar entre los dos aminoacidos polares y este aminoacido no polar adicional, o el aminoacido no polar adicional puede posicionarse entre la secuencia general de tamano decreciente y los dos aminoacidos polares. Tfpicamente, la secuencia general de tamano decreciente se posiciona entre los dos aminoacidos polares y este aminoacido no polar adicional. Como se ha mencionado anteriormente, uno de los dos aminoacidos polares pueden definir el extremo C del peptido/peptoide. En este ejemplo, la secuencia general de tamano decreciente puede por lo tanto estar flanqueada por los dos aminoacidos polares consecutivos en un lado y por el aminoacido no polar en el otro lado. De nuevo, en algunas realizaciones en las que m = 1 los dos aminoacidos polares consecutivos pueden tambien posicionarse entre la secuencia general de tamano decreciente y el aminoacido no polar adicional, en cuyo caso el resto no polar tiene una primera parte con una longitud de n-3 aminoacidos y una parte adicional de un aminoacido.
Las fuerzas electrostaticas, enlaces hidrogeno y fuerzas de van der Waals entre las secuencias anfifflicas lineales como se ha definido anteriormente, incluyendo los peptidos y/o peptoides anfifflicos lineales, dan como resultado que estas secuencias anfifflicas lineares se unan unas a otras. Sin el deseo de quedar ligados por teorfa alguna, de este modo se produce un efecto de reticulacion que permite la formacion de un hidrogel. A este respecto los inventores han observado la formacion de estructuras helicoidales que se basan en fibras.
Las fibras que se forman con las secuencias anfifflicas lineales de los peptidos y/o peptoides anfifflicos de una realizacion de la invencion muestran tfpicamente una fuerza mecanica alta, que los hace particularmente utiles en aplicaciones de regeneracion de tejidos, por ejemplo para la sustitucion de tejidos danados. Se ha observado que los peptidos y/o peptoides anfifflicos de una realizacion de la invencion se ensamblan generalmente en una estructura de fibras que se parece a las fibras de colageno. El colageno, un componente del tejido blando del cuerpo animal y del ser humano, es una protefna fibrosa que proporciona la mayorfa de la fuerza de tension del tejido. Se ha descubierto que la fuerza mecanica de las fibras de los peptidos y/o peptoides anfifflicos de una realizacion de la invencion tfpicamente es mucho mas alta que la del colageno (cf. por ejemplo en las Figuras), de gelatina, la forma hidrolizada del colageno. Un peptido y/o peptoide anfifflico de una realizacion de la invencion puede incluirse por lo tanto en un hidrogel que se utiliza como una sustitucion temporal o protesis de un tejido danado o enfermo.
Se ha descubierto que la secuencia anfifflica lineal del peptido/peptoide, que puede estar representada por el peptido y/o peptoide anfifflico completo (vease anteriormente) muestra una estabilidad excepcional en condiciones fisiologicas, incluso a elevadas temperaturas. En algunas realizaciones es estable en solucion acuosa en condiciones fisiologicas a temperatura ambiente durante periodos de tiempo en el intervalo de 1 dfa a 1 mes o mas. Puede ser estable en algunas realizaciones en solucion acuosa en condiciones fisiologicas a 90 0 C durante al menos 1 hora, al menos 2 horas, al menos 3 horas, al menos 4 horas o al menos 5 horas.
Una secuencia anfifflica lineal de un peptido y/o peptoide anfifflico de una realizacion de la invencion, que incluye un peptido y/o peptoide anfifflico lineal, es capaz de proporcionar un auto-ensamblaje de fibras a-helicoidales en solucion acuosa en condiciones fisiologicas. Los peptidos/peptoides (tfpicamente 3-7 meros) en forma L o D pueden auto-ensamblarse en fibras helicoidales supramoleculares que se organizan en estructuras tipo malla que imitan sustancias biologicas tales como el colageno. Se habfa observado anteriormente por cristalograffa por rayos X que
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los peptidos de una longitud de 3 a 6 aminoacidos con secuencias que contenfan alanina repetitiva y un extremo C acetilado tomaba una conformacion helicoidal (Hatakeyama, Y, y col, Angew. Chem. Int. Ed. (2009) 8695-8698). Utilizando peptidos con una secuencia anfifflica de una realizacion de la invencion, AcLD6 (L), la formacion de agregados se observa por ejemplo, ya con 0,1 mg/ml. Segun aumenta la concentracion de peptido a 1 mg/ml, se descubrio que los monomeros peptfdicos se alineaban para formar estructuras fibrosas. Con una formacion de fibras que se produce en condiciones fisiologicas a concentraciones por debajo de 2 mM un peptido/peptoide de una realizacion de la invencion es muy adecuado como un material inyectable de hidrogel que puede formar un gel en condiciones fisiologicas. Una realizacion de la invencion por lo tanto tambien se refiere a un peptido y/o peptoide anfifflico lineal como se ha definido anteriormente para la modificacion tisular asf como para un procedimiento de modificacion tisular que implica la aplicacion, incluyendo la inyeccion, de un peptido y/o peptoide anfifflico lineal respectivo.
Un hidrogel de acuerdo con una realizacion de la presente invencion se caracteriza tfpicamente por una rigidez excepcional y en general es biocompatible y no toxico. Dependiendo de la secuencia de peptido/peptoide seleccionada estos hidrogeles pueden presentar una respuesta termica o un caracter tixotropico. Dependiendo de las condiciones de ensamblaje del peptido/peptoide las fibras se diferencian es espesor y longitud. En general los hidrogeles rfgidos que se obtienen son muy adecuados para el cultivo de una variedad de celulas primarias humanas, proporcionando armazones de peptido/peptoide que pueden ser utiles en la reparacion y sustitucion de varios tejidos. Tambien se desvela un proceso para preparar estos hidrogeles. Se ha descrito el uso ejemplar de estos hidrogeles en aplicaciones tales como cultivo celular, modificacion genetica, cirugfa plastica, suministro de farmacos, aplicaciones orales, cosmetica, empaquetamiento y similares, asf como para aplicaciones tecnicas, como por ejemplo, para su uso en dispositivos electronicos que pueden incluir celulas solares o de combustible.
Como una secuencia anfifflica lineal del peptido/peptoide, un hidrogel de una realizacion de la invencion muestra una alta estabilidad en condiciones fisiologicas, incluso a temperaturas elevadas. En algunas realizaciones dicho hidrogel es estable en solucion acuosa a temperatura ambiente durante un periodo de al menos 7 dfas, al menos 14 dfas, al menos un mes o mas, tal como al menos de 1 a aproximadamente 6 meses.
En algunas realizaciones un hidrogel desvelado en el presente documento se une con una molecula o una partfcula, incluyendo un punto cuantico, con una caracterfstica espectral o propiedades fluorometricas, tales como un marcador, incluyendo un colorante fluorescente. Una molecula respectiva puede por ejemplo permitir el control del destino, posicion y/o integridad del hidrogel.
En algunas realizaciones un hidrogel desvelado en el presente documento se une con una molecula con una afinidad de union por una molecula diana seleccionada, tal como un microorganismo, una partfcula vfrica, un peptido, un peptoide, una protefna, un acido nucleico, un peptido, un oligosacarido, un polisacarido, una molecula inorganica, un polfmero sintetico, una molecula organica pequena o un farmaco.
La expresion “molecula de acido nucleico” como se utiliza en el presente documento se refiere a cualquier acido nucleico en cualquier configuracion posible tal como de cadena sencilla, cadena doble o una combinacion de las mismas. Los acidos nucleicos incluyen por ejemplo, moleculas de ADN (por ejemplo, ADNc, o ADN genomico), moleculas de ARN (por ejemplo, ARNm), analogos de ADN o ARN que se generan utilizando nucleotidos analogos o utilizando qufmica de acidos nucleicos, moleculas de acido nucleico bloqueado (LNA), y moleculas de acido nucleico proteico (PNA). El ADN o ARN puede ser de origen genomico o sintetico y puede ser de cadena sencilla o doble. En el presente procedimiento de una realizacion de la invencion tfpicamente, pero no necesariamente, se utilizara una molecula de ARN o ADN. Dicho acido nucleico puede ser por ejemplo, ARNm, ARNc, ARN sintetico, ADN genomico, ADNc, ADN sintetico, un copolfmero de ADN y ARN, oligonucleotidos, etc. Un acido nucleico respectivo puede contener ademas analogos de nucleotido no naturales y/o se pueden unir a un marcador o una marca de afinidad. En algunas realizaciones la molecula de acido nucleico puede aislarse, enriquecerse, o purificarse. La molecula de acido nucleico puede por ejemplo aislarse de una fuente natural por clonacion de ADNc o por hibridacion sustractiva. La fuente natural puede ser un mamffero, tal como el ser humano, sangre, semen o tejidos. El acido nucleico puede tambien sintetizarse, por ejemplo, por el procedimiento triester o utilizando un sintetizador automatico de ADN.
Se conocen muchos analogos de nucleotido y se pueden utilizar en acidos nucleicos y oligonucleotidos que se utilizan en los procedimientos de realizaciones ejemplares de la invencion. Un analogo de nucleotido es un nucleotido que contienen una modificacion en por ejemplo, los restos de base, azucar, o fosfato. Las modificaciones en el resto de base incluyen modificaciones naturales y sinteticas de A, C, G, y T/U, bases purfnicas o pirimidfnicas diferentes, tales como uracil-5-ilo, hipoxantina-9-ilo, y 2-aminoadenina-9-ilo, asf como bases de nucleotido no purfnicas o no pirimidfnicas. Otros analogos de nucleotido funcionan como bases universales. Las bases universales incluyen 3-nitropirrol y 5-nitroindol. Las bases universales son capaces de formar un par de bases con cualquier otra base. Las modificaciones de base a menudo se pueden combinar por ejemplo con una modificacion del azucar, tal como por ejemplo, 2'-O-metoxietilo, por ejemplo, para conseguir propiedades unicas tales como aumento de estabilidad de duplex.
Un peptido puede ser de origen sintetico o aislarse a partir de una fuente natural por procedimientos bien conocidos en la tecnica. La fuente natural puede ser un mamffero, tal como un ser humano, sangre, semen, o tejidos. Un peptido, incluyendo un polipeptido puede sintetizarse por ejemplo, utilizando un sintetizador automatico de
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polipeptidos. Ejemplos ilustrativos de polipeptidos son un anticuerpo, un fragmento del mismo y una molecula proteinacea de union con funciones tipo anticuerpo. Ejemplo de fragmentos de anticuerpo (recombinantes) son los fragmentos Fab, fragmentos Fv, fragmentos Fv de cadena sencilla (scFv), diacuerpos, triacuerpos (Iliades, P., y col., FEBS Lett (1997) 409, 437-441), decacuerpos (Stone, E., y col., Journal of Immunological Methods (2007) 318, 8894) y otros dominios de anticuerpo (Holt, L.J., y col., Trends Biotechnol. (2003), 21, 11, 484-490). Un ejemplo de una molecula proteinacea de union con funciones tipo anticuerpo es una mutefna basada en un polipeptido de la familia de la lipocalina (documento WO 03/029462, Beste y col., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. (1999) 96, 1898-1903). Las lipocalinas, tales como la protefna de union a bilin, la lipocalina asociada a la gelatinasa de neutrofilos humanos, la apolipoprotefna D humana o glicodelina, poseen sitios de union al ligando natural que se pueden modificar de manera que se unan a regiones proteicas pequenas seleccionadas conocidas como haptenos. Ejemplos de otras moleculas proteinaceas de union son las denominadas glucuerpos (vease por ejemplo, la aplicacion de patente internacional WO 96/23879), las protefnas basadas en el armazon anquirina (Mosavi, L.K., y col., Protein Science (2004) 13, 6, 1435-1448) o armazon cristalino (por ejemplo, la solicitud de patente internacional WO 01/04144) las protefnas descritas en Skerra, J. Mol. Recognit. (2000) 13, 167-187, AdNectinas, tetranectinas y avfmeros. Los avfmeros contienen los denominados dominios A que se producen como cordones de multiples dominios en varios receptores de la superficie celular (Silverman, J., y col., Nature Biotechnology (2005) 23, 1556-1561). Las adnectinas, se derivan de un dominio de fibronectina humano, contienen tres bucles que pueden modificarse para que se unan como inmunoglobulinas a dianas (Gill, D.S. y Damle, N.K., Current Opinion in Biotechnology (2006) 17, 653-658). Las tetranectinas se derivan de la respectiva protefna homotrimerica humana, al igual contiene regiones bucle en un dominio lectina tipo C que se puede modificar para la union deseada (ibid.). Cuando se desea, se puede utilizar un agente modificado que aumenta adicionalmente la afinidad del respectivo resto por cualquiera o cierta forma, clase, etc. de material diana.
Un ejemplo de una molecula de acido nucleico con funciones tipo anticuerpo es un aptamero. Un aptamero se pliega en un motivo tridimensional definido y muestra una alta afinidad por una determinada estructura diana. Utilizando tecnicas convencionales de la tecnica tales como sfntesis en fase solida se puede formar en consecuencia un aptamero con afinidad para cierta diana y se puede inmovilizar en una partfcula hueca de una realizacion de la invencion.
Como un ejemplo ilustrativo adicional, se puede utilizar un resto de union tal como un marcador de afinidad para inmovilizar la molecula respectiva. Dicho resto de union puede ser una molecula, por ejemplo, una molecula basada en hidrocarburo (incluyendo polimericos) que incluyen un grupo nitrogeno, fosforo, sulfuro, carbeno, halogeno, o seudohalogeno, o una parte de los mismos. Como un ejemplo ilustrativo, el peptido/peptoide que esta incluido en el hidrogel puede incluir grupos funcionales, por ejemplo en una cadena lateral del peptido/peptoide, que permite la union covalente de una biomolecula, por ejemplo, una molecula tal como una protefna, una molecula de acido nucleico, un polisacarido o cualquier combinacion de los mismos. Se puede proporcionar un grupo funcional respectivo en forma escudada, protegido por un grupo protector que se puede liberar en las condiciones que se deseen. Ejemplos de un respectivo grupo funcional incluyen, pero no se limitan a, un grupo amino, un grupo aldehfdo, un grupo tiol, un grupo carboxilo, un grupo ester, un anhfdrido, un sulfonato, un ester sulfonato, un ester imido, un silil halido, un epoxido, una aziridina, una fosforamidita y un diazoalcano.
Ejemplos de un marcador de afinidad incluyen pero no se limitan a, biotina, dinitrofenol o digoxigenina, oligohistidina, polihistidina, un dominio inmunoglobulina, una protefna de union a maltosa, glutation-S-transferasa (GST), peptido de union a calmodulina (CBP), peptido-FLAG', el epftopo T7 (Ala-Ser-Met-Thr-Gly-Gly-Gln-Gln-Met-Gly), protefna de union a maltosa (MBP), el epftopo HSV de la secuencia Gln-Pro-Glu-Leu-Ala-Pro-Glu-Asp-Pro-Glu-Asp de la glucoprotefna D del virus del herpes simple, el epftopo de hemaglutinina (HA) de secuencia Tyr-Pro-Tyr-Asp-Val- Pro-Asp-Tyr-Ala, el epftopo “myc” del factor de transcripcion c-myc de secuencia Glu-Gln-Lys-Leu-Ile-Ser-Glu-Glu- Asp-Leu, o un marcador oligonucleotfdico. Dicho marcador oligonucleotfdico puede por ejemplo utilizarse para hibridarse con un oligonucleotido inmovilizado con una secuencia complementaria. Un ejemplo mas de un resto de union es un anticuerpo, un fragmento del mismo o una molecula proteinacea de union con funciones de anticuerpo (vease tambien anteriormente).
Un ejemplo mas de resto de union es un cucurbituril o un resto capaz de formar un complejo con un cucurbituril. Un cucurbituril es un compuesto macrocfclico que incluye unidades de glucoluril, tfpicamente auto-ensamblados por una reaccion de condensacion catalizada por un acido de glucoluril y formaldehfdo. Un cucurbit[n]uril (CB[n]), que incluye n unidades de glucoluril, tfpicamente tiene dos portales con grupos carbonil ureido polar. Por medio de estos grupos carbonil ureido los cucurbiturilos pueden unirse a iones y moleculas de interes. Como ejemplo ilustrativo el cucurbit[7]uril (CB[7]) puede formar un fuerte complejo con iones ferrocenometilamonio o adamantilamonio. El cucurbit[7]uril o por ejemplo el ferrocenometilamonio puede unirse a una biomolecula, mientras que la pareja de union restante (por ejemplo el ferrocenometilamonio o cucurbit[7]uril respectivamente) se puede unir a una superficie seleccionada. El contacto de la biomolecula con la superficie dara lugar entonces a la inmovilizacion de la biomolecula. Se ha demostrado que las unidades CB[7] funcionalizadas unidas a una superficie de oro por medio de alcanotiolatos, por ejemplo, producen la inmovilizacion de una protefna que tiene una unidad ferrocenometilamonio (Hwang, I., y col., J. Am. Chem. Soc. (2007) 129, 4170-4171).
Mas ejemplos de un resto de union incluyen, pero no se limitan a un oligosacarido, un oligopeptido, biotina, dinitrofenol, digoxigenina y un quelante metalico (vease tambien posteriormente). Como un ejemplo ilustrativo, se
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puede utilizar un quelante metalico respectivo, tal como etilendiamina, acido etilendiaminatetraacetico (EDTA), acido etileno glicol tetraacetico (EGTA), acido dietilentriamina pentaacetico (DTPA), N,N-bis (carboximetil) glicina (tambien llamado acido nitrilotriacetico, NTA), acido 1,2-bis (o-aminofenoxi) etano-N,N,N',N'-tetraacetico (BAPTA), 2,3- dimercapto-1-propanol (dimercaprol), porfina o hemo en los casos en que la molecula diana es un ion metalico. Como ejemplo, el EDTA forma un complejo con la mayorfa de iones metalicos monovalentes, divalentes, trivalentes y tetravalentes, tales como por ejemplo, plata (Ag ), calcio (Ca ), manganeso (Mn ), cobre (Cu ), hierro (Fe ), cobalto (Co3+) y zirconio (Zr4+), mientras que BAPTA es especffico de Ca2+. En algunas realizaciones un quelante metalico respectivo en un complejo con un respectivo ion metalico o iones metalicos definen el resto de union. Dicho complejo es por ejemplo una molecula receptora para un peptido de secuencia determinada, que puede incluirse tambien en una protefna. Como ejemplo ilustrativo, un procedimiento convencional que se utiliza en la tecnica es la formacion de un complejo entre un marcador oligohistidina e iones de cobre (Cu2+), nfquel (Ni2+), cobalto (Co2+), o zinc (Zn2+), que se presentan por medio del quelante acido nitriloacetico (NTA).
Se pueden emplear avidina o estreptavidina por ejemplo para inmovilizar un acido nucleico biotinilado, o se puede emplear una biotina que contiene una monocapa de oro (Shumaker-Parry, J.S., y col., Anal. Chem. (2004) 76, 918). Como otro ejemplo ilustrativo mas, se puede depositar localmente la biomolecula, por ejemplo, por microscopfa electroqufmica de barrido, por ejemplo por medio de patrones pirrol-oligonucleotido (por ejemplo, Fortin, E., y col., Electroanalysis (2005) 17, 495). En otras realizaciones, en particular en las que la biomolecula es un acido nucleico, la biomolecula se puede sintetizar directamente en la superficie de la unidad de inmovilizacion, por ejemplo, utilizando la fotoactivacion o la desactivacion. Como ejemplo ilustrativo, la sfntesis de acidos nucleicos u oligonucleotidos en areas de superficie seleccionadas (denominada smtesis de “fase solida”) se puede llevar a cabo utilizando reacciones electroqufmicas utilizando electrodos. Se puede emplear, por ejemplo, una etapa de desbloqueo electroqufmico como describen Egeland y Southern (Nucleic Acids Research (2005) 33, 14, e125) para este fin. Una sfntesis electroqufmica adecuada tambien se desvela en la Solicitud de patente de EE. UU. US 2006/0275927. En algunas realizaciones, se puede llevar a cabo la sfntesis dirigida por luz de una biomolecula, en particular de una molecula de acido nucleico, que incluye la union UV o la desproteccion 5' dependiente de luz.
La molecula que tiene una afinidad de union para una molecula diana seleccionada se puede inmovilizar en nanocristales por cualquier medio. Como ejemplo ilustrativo, un oligo o polipeptido, que incluye un resto respectivo, se puede unir covalentemente a la superficie de nanocristales por medio de un enlace tioeter, por ejemplo utilizando tioles w funcionalizados. Puede utilizarse cualquier molecula adecuada que sea capaz de unir un nanocristal de una realizacion de la invencion a una molecula que tenga una afinidad de union seleccionada para inmovilizar la misma en el nanocristal. Por ejemplo, se puede utilizar un agente de union (bifuncional) tal como etil-3- dimetilaminocarbodiimida, 3-aminopropil-trimetoxisilano, 3-mercaptopropil-trimetoxisilano, 3-(trimetoxisilil) propil- maleimida, o 3-(trimetoxisilil) propil-hidrazida. Antes de la reaccion con el agente de union, la superficie de los nanocristales se puede modificar, por ejemplo tratandola con acido mercaptoacetico glacial, con el fin de generar grupos mercaptoacetico libres que puedan emplearse entonces para unirse covalentemente con un analito como pareja de union por medio de agentes de union.
Las realizaciones de la presente invencion tambien incluyen un hidrogel, que se puede considerar que es un material polimerico insoluble en agua que se hincha con agua. El hidrogel incluye, incluyendo contiene y consiste en, un peptido y/o peptoide como se ha definido anteriormente. Como un hidrogel mantiene una estructura tridimensional, un hidrogel de una realizacion de la invencion se puede utilizar para una variedad de aplicaciones. Como el hidrogel tiene un alto contenido en agua e incluye aminoacidos, tiene tfpicamente una biocompatibilidad excelente.
Un hidrogel de acuerdo con una realizacion de la invencion tfpicamente se forma por auto-ensamblaje. Los inventores han observado que los peptidos/peptoides se ensamblan en fibras que forman estructuras tipo malla. Sin el deseo de quedar ligados por teorfa alguna se contempla que la interaccion hidrofoba entre las partes no polares de los peptidos/peptoides de una realizacion de la invencion ayuda dicho proceso de auto-ensamblaje.
El procedimiento de formacion del hidrogel incluye disolver el peptido/peptoide en solucion acuosa. Se puede emplear el agitado, que incluye el mezclado tal como con agitado, y/o sonicacion para facilitar la disolucion del peptido/peptoide. En algunas realizaciones la solucion acuosa con el peptido/peptoide en ella se expone a una temperatura por debajo de la temperatura ambiente, tal como una temperatura que se selecciona desde aproximadamente 2 0 C a aproximadamente 15 0 C. En algunas realizaciones la solucion acuosa con el peptido/peptoide en ella se expone a una temperatura elevada, es decir una temperatura por encima de la temperatura ambiente. Tfpicamente se permite que la solucion acuosa alcance la temperatura a la que se expone. La solucion acuosa se puede exponer, por ejemplo, a una temperatura de aproximadamente 25 o C a 85 o C o mas, tal como de aproximadamente 25 o C a aproximadamente 75 o C, de aproximadamente 25 o C a aproximadamente 70 o C, de aproximadamente 30 o C a aproximadamente 70 o C, de aproximadamente 35 o C a aproximadamente 70 o C, de aproximadamente 25 o C a aproximadamente 60 o C, de aproximadamente 30 °C a aproximadamente 60 °C, de aproximadamente 25 °C a aproximadamente 50 °C, de aproximadamente 30 °C a aproximadamente 50 °C o de aproximadamente 40 °C a aproximadamente 65 °C, tal como, por ejemplo, una temperatura de aproximadamente 40 °C, aproximadamente 45 °C, aproximadamente 50 °C, aproximadamente 55 °C, aproximadamente 60 °C o aproximadamente 65 °C. La solucion acuosa con el peptido/peptoide en ella puede mantenerse a esta temperatura durante un periodo de aproximadamente 5 minutos a 10 horas o mas, tal como de aproximadamente 10 min a aproximadamente 6 horas, de aproximadamente 10 min a aproximadamente 4 horas, de aproximadamente 10 min a
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aproximadamente 2,5 horas, de aproximadamente 5 min a aproximadamente 2,5 horas, de aproximadamente 10 min a aproximadamente 1,5 horas o de aproximadamente 10 min a aproximadamente 1 hora, tal como aproximadamente 15 min, aproximadamente 20 min, aproximadamente 25 min, aproximadamente 30 min, aproximadamente 35 min o aproximadamente 40 min.
Un hidrogel de acuerdo con una realizacion de la invencion puede incluirse en una celula de combustible, en la que puede por ejemplo, proporcionar un sustrato entre el anodo y el catodo. Un electrolito lfquido puede estar englobado en el hidrogel. Al igual, un hidrogel de acuerdo con una realizacion de la invencion puede proporcionar un sustrato entre dos electrodos en un aparato de electroforesis. El hidrogel puede ser tambien un conductor. El hidrogel puede servir tambien para aumentar la eficacia de estados de cargas separadas y/o enlentecer la recombinacion de cargas. El hidrogel, por lo tanto, se puede aplicar en cualquier forma de fotovoltaica incluyendo una celula solar.
En algunas realizaciones un hidrogel desvelado en el presente documento es un hidrogel biocompatible, incluyendo uno farmaceuticamente aceptable. El termino “biocompatible” (al que tambien se hace referencia como “compatible tisular”), como se utiliza en el presente documento, es un hidrogel que produce una pequena, si acaso, respuesta biologica cuando se utiliza in vivo. El termino, por lo tanto, se refiere en general a la incapacidad de un hidrogel para promover una respuesta biologica mediblemente adversa en una celula, que se incluye en el cuerpo de un animal, que incluye el ser humano. Un hidrogel biocompatible puede tener una o mas de las siguientes propiedades: no toxico, no mutagenico, no alergenico, no carcinogenico, y/o no irritante. Un hidrogel biocompatible, en fin, puede ser inocuo y ser tolerado por la respectiva celula y/o cuerpo. Un hidrogel biocompatible, por si mismo, puede mejorar tambien una o mas funciones del cuerpo.
Dependiendo de los aminoacidos que esten incluidos en el peptido/peptoide que esta incluido en un hidrogel, un hidrogel respectivo puede ser biodegradable. Un hidrogel biodegradable se desintegra gradualmente o se absorbe in vivo durante un periodo de tiempo, por ejemplo, en meses o anos. La desintegracion puede producirse, por ejemplo, por medio de hidrolisis, puede catalizarse por una enzima y puede estar asistida por condiciones en las que el hidrogel se expone en un cuerpo animal o humano, que incluye un tejido, un vaso sangufneo o una celula del mismo. Cuando un peptido se compone completamente de aminoacidos naturales, un peptido respectivo puede habitualmente ser degradado por enzimas del cuerpo humano/animal.
Un hidrogel de acuerdo con una realizacion de la invencion puede servir tambien como un deposito para un compuesto farmaceuticamente activo tal como un farmaco. Un hidrogel de acuerdo con una realizacion de la invencion puede disenarse para imitar la matriz extracelular natural de un organismo tal como del cuerpo humano o animal. Una fibra formada a partir del peptido/peptoide de una realizacion de la invencion, que incluye un respectivo hidrogel puede funcionar como un armazon biologico. Un hidrogel de una realizacion de la invencion se puede incluir en un implante, en lentes de contacto o se puede utilizar en modificacion tisular. En una realizacion, los peptidos consisten tfpicamente en 3-7 aminoacidos y son capaces de auto-ensamblarse en armazones fibrosos complejos que se ven como hidrogeles, cuando se disuelven en agua o una solucion acuosa. Estos hidrogeles pueden retener hasta un 99,9 % de agua y poseen una fuerza mecanica suficientemente alta. Por lo tanto, estos hidrogeles pueden actuar como sustitutos artificiales para una variedad de tejidos naturales sin el riesgo de inmunogenicidad. Los hidrogeles de acuerdo con la presente invencion se pueden utilizar para cultivar celulas primarias adecuadas y por lo tanto establecen un compuesto de matriz celular inyectable con el fin de implantar o reimplantar la matriz celular recien formada in vivo. Por lo tanto, los hidrogeles de acuerdo con la presente invencion son particularmente utiles para aplicaciones de regeneracion tisular o modificacion tisular. Como se utiliza en el presente documento, una referencia a un “implante” o “implantacion” se refiere a los usos y aplicaciones para implantacion quirurgica o artroscopica de un dispositivo que contiene hidrogel en un ser humano o animal, por ejemplo, un mamffero, cuerpo o extremidad. Las tecnicas artroscopicas se consideran en el presente documento como un subgrupo de tecnicas quirurgicas, y cualquier referencia a cirugfa, quirurgico, etc., incluye las tecnicas, procedimientos y dispositivos artroscopicos. Un implante quirurgico que incluye un hidrogel de acuerdo con una realizacion de la invencion puede incluir un armazon de peptido y/o peptoide. Este armazon de peptido y/o peptoide puede definirse por el respectivo hidrogel. Un hidrogel de una realizacion de la invencion tambien se puede incluir en un recubrimiento de heridas tal como una gasa o lamina, que sirve para mantener la herida en un estado humedo para promover la cicatrizacion.
Dependiendo de la secuencia de aminoacidos que se utiliza en el peptido/peptoide, el hidrogel puede ser termosensible. Puede por ejemplo, tener una temperatura crftica de solucion mas baja o un intervalo de temperaturas que se corresponde con dicha temperatura de solucion crftica mas baja, mas alla de la cual, el gen se colapsa por liberacion de los enlaces hidrogeno con las moleculas de agua y se liberan las moleculas de agua del gel.
La materia objeto desvelada tambien proporciona peptidos y/o peptoides anfifflicos quirales basados en la naturaleza que se ensamblan en hidrogeles de peptido/peptoide con propiedades de material muy favorables. La ventaja de estos hidrogeles de peptido/peptoide es que son aceptados por una variedad de celulas humanas primarias, proporcionando por lo tanto armazones peptfdicos que pueden ser utiles en la reparacion y sustitucion de varios tejidos. Dependiendo de la quiralidad del monomero peptfdico el caracter de los hidrogeles puede disenarse para que sean mas estables o menos proclives a la degradacion aunque siendo aun biocompatibles.
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Un hidrogel y/o un peptido/peptoide descritos en el presente documento se puede administrar a un organismo incluyendo un paciente humano per se, o en composiciones farmaceuticas en las que se puede incluir o mezclarse con principios farmaceuticamente activos o vehfculos o excipientes adecuados. Las tecnicas de formulacion y administracion de los hidrogeles o los peptidos/peptoides respectivos se parecen o son identicos a los compuestos de bajo peso molecular bien establecidos en la tecnica. Las vfas ejemplares incluyen, pero no se limitan al suministro oral, transdermico, y parenteral. Un hidrogel o un peptido/peptoide se pueden utilizar para rellenar una capsula o tubo, o se puede proporcionar en forma comprimida como un microgranulo. El peptido/peptoide o el hidrogel pueden utilizarse tambien en forma inyectable o de pulverizador, por ejemplo, como una suspension de un respectivo peptido/peptoide.
Un hidrogel de una realizacion de la invencion puede aplicarse por ejemplo en la piel o en una herida. Ademas las vfas de administracion adecuadas pueden incluir, por ejemplo, el deposito, la oral, rectal, transmucosa, o la administracion intestinal; el suministro parenteral, que incluye inyecciones intramusculares, subcutaneas, intravenosas, intramedulares, asf como inyecciones intratecales, intraventriculares directas, intraperitoneales, intranasales, o intraoculares. Se senala a este respecto que para la administracion de micropartfculas no se necesita un procedimiento quirurgico. Cuando las micropartfculas incluyen un polfmero biodegradable no es necesario retirar el dispositivo tras la liberacion del agente anti-cancer. Sin embargo, las micropartfculas pueden incluirse en o sobre un armazon, un revestimiento, un parche, material compuesto, un gel o un emplasto.
En algunas realizaciones se puede administrar un hidrogel y/o un peptido/peptoide de manera local mejor que sistemica, por ejemplo, por medio de inyeccion.
Las composiciones farmaceuticas que incluyen un hidrogel y/o un peptido/peptoide de una realizacion de la presente invencion se pueden fabricar de manera que se conoce en sf misma, por ejemplo, por medio de procesos de mezclado convencional, disolucion, granulacion, fabricacion de grageas, levigacion, emulsificacion, encapsulacion, atrapamiento o liofilizacion.
Las composiciones farmaceuticas para su uso de acuerdo con una realizacion de la presente invencion se pueden formular por lo tanto de manera convencional utilizando uno o mas vehfculos fisiologicamente aceptables que incluyen excipientes y auxiliares que facilitan el procesamiento del hidrogel y/o el peptido/peptoide en preparaciones que pueden utilizarse farmaceuticamente. La formulacion apropiada depende de la via de administracion que se elija.
Para inyeccion, el peptido/peptoide de una realizacion de la invencion puede formularse en soluciones acuosas, por ejemplo en tampones fisiologicamente compatibles tales como solucion de Hanks, solucion de Ringer, o tampon salino fisiologico. Para la administracion transmucosa se utilizan en la formulacion, penetrantes apropiados para la barrera que se tiene que atravesar. Tales penetrantes se conocen en general en la tecnica.
Para la administracion oral, el hidrogel y/o el peptido/peptoide se puede formular facilmente combinandolos con vehfculos farmaceuticamente aceptables bien conocidos en la tecnica. Dichos vehfculos hacen posible que el hidrogel y/o el peptido/peptoide, asf como un compuesto farmaceuticamente activo, se formule como comprimidos, pfldoras, grageas, capsulas, lfquidos, geles, jarabes, pastas, suspensiones y similares, para la ingestion oral por un paciente al que se va a tratar. Las preparaciones farmaceuticas para su uso oral se pueden obtener anadiendo un excipiente solido, moliendo opcionalmente la mezcla resultante, y procesando la mezcla de granulos, despues anadir los auxiliares adecuados, si se desea, para obtener comprimidos o centros de gragea. Los excipientes adecuados son en particular, cargas tales como azucares, que incluyen lactosa, sacarosa, manitol , o sorbitol; preparaciones de celulosa tales como, por ejemplo, almidon de mafz, almidon de trigo, almidon de arroz, almidon de patata, gelatina, goma de tragacanto, metilcelulosa, hidroxipropil-celulosa, carboximetilcelulosa sodica y/o polivinilpirrolidona (PVP). Si se desea se pueden anadir agentes desintegrantes, tales como polivinilpirrolidona reticulada, agar, o acido algfnico o una sal del mismo tal como el alginato sodico.
Los centros de gragea se proporcionan con revestimientos adecuados. Para este fin se pueden utilizar soluciones concentradas de azucar, que pueden contener opcionalmente goma arabiga, talco, polivinilpirrolidona, gel carbopol, polietilenglicol, y/o dioxido de titanio, soluciones laqueantes, y disolventes organicos adecuados o mezclas de disolventes. Se pueden anadir colorantes o pigmentos a los comprimidos o revestimientos de gragea para la identificacion o para caracterizar diferentes combinaciones de dosis del compuesto activo.
Las preparaciones farmaceuticas que se pueden utilizar por via oral incluyen capsulas de ajuste a presion hechas de gelatina, asf como capsulas selladas, blandas hechas de gelatina y un plastificante, tal como glicerol o sorbitol. Las capsulas de ajuste a presion pueden contener los principios activos en una mezcla con una carga tal como lactosa, aglutinantes tal como almidones, y/o lubricantes tales como talco o estearato magnesico y, opcionalmente, estabilizantes. En las capsulas blandas, los peptidos/peptoides pueden estar suspendidos en lfquidos adecuados tales como aceites, parafina lfquida, o polietilenglicoles lfquidos. Ademas, se pueden anadir estabilizantes. Todas las formulaciones para la administracion oral deberfan estar en dosificaciones adecuadas para dicha administracion. Para la administracion bucal, las composiciones pueden tener forma de comprimido o pastillas para chupar que se formulan de manera convencional.
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El hidrogel y/o el peptido/peptoide pueden formularse para su administracion parenteral por inyeccion, por ejemplo, por inyecciones intramusculares o por inyeccion en embolada o infusion continua. Las formulaciones para inyeccion se pueden presentar en forma de dosificacion unitaria, por ejemplo, en ampollas, o en envases multi-dosis, con un conservante anadido. Las composiciones respectivas pueden tener dichas formas como suspensiones, soluciones o emulsiones en vehfculos oleosos o acuosos, y pueden contener agentes de formulacion tales como agentes suspensores, estabilizantes y/o dispersantes.
El hidrogel y/o el peptido/peptoide pueden formularse para otros sistemas de suministro de farmacos como implantes o parches transdermicos o estents.
Ejemplos
Se han llevado a cabo experimentos para ilustrar los aspectos tecnicos de las realizaciones ejemplares de la presente invencion. Los siguientes ejemplos se describen en los Procedimientos Experimentales y Resultados. El experto reconocera facilmente que los ejemplos pretenden ser ilustrativos y no pretenden limitar el ambito de la presente invencion.
Procedimientos experimentales y resultados Peptidos
Las secuencias peptfdicas se disenaron para representar una estructura peptfdica anfifflica que contenfa un grupo de cabeza hidrofilo y una cola hidrofoba. El razonamiento para el diseno de peptidos era crear un monomero peptfdico de tamano decreciente que se parece a una estructura con forma de cono. La cola hidrofoba se diferencia utilizando diferentes aminoacidos alifaticos. Consiste en los siguientes aminoacidos alifaticos tales como glicina, alanina, valina, leucina e isoleucina y el grupo de cabeza hidrofilo consiste en uno o dos aminoacidos polares o cargados. El orden de la secuencia de la cola hidrofoba se diferencia utilizando diferentes aminoacidos alifaticos. Los peptidos se sintetizaron comercialmente en GL Biochem, Shanghai, China. Con el fin de verificar la reproductibilidad de los peptidos con un comportamiento formador de hidrogel peptfdico tambien se sintetizaron en otras companfas (Biomatik Corp., Anaspec. Inc, USA). Los peptidos tenfan una pureza igual o mayor al 95 % verificada por cromatograffa lfquida de altas prestaciones (HPLC) y espetrometrfa de masas. Las soluciones peptfdicas de materia prima se disolvieron en agua a 5 a 10 mg/ml. La mayorfa de los peptidos estaban acetilados en el extremo N.
Preparacion del hidrogel basado en peptidos
Todos los peptidos (GL Biochem, Shanghai, China, pureza > 98 %) se prepararon recientemente con el fin de evitar la agregacion peptfdica prematura. Los peptidos se disolvieron en agua y se dejaron a temperatura ambiente para que formaran hidrogeles. Dependiendo de la concentracion de peptido, el proceso de auto-ensamblaje se producfa inmediatamente, en horas o incluso en dfas (marco de tiempo experimental para la gelacion). Para las concentraciones de peptidos mas altas se disolvieron en agua miliQ removiendo. Si se necesitaba una preparacion de hidrogel forzada y acelerada, la solucion de peptido se sometfa a sonicacion en un bano de agua (Barnstead Labline 9319 UltrasonicLC60H). No se observaron diferencias estructurales significativas entre los hidrogeles producidos por medio de auto-ensamblaje y aquellos en los que se facilitaba el ensamblaje por sonicacion. Unos pocos peptidos formaban hidrogeles mas facilmente a temperaturas elevadas, es decir a 50 0 C.
Para estudiar el efecto de la variacion de concentracion, tanto el hidrogel AcLD6 (L) como el AcID3 (L) se prepararon con una concentracion variable como se ha especificado anteriormente. Para estudiar el efecto de los cationes monovalentes y divalentes, los hidrogeles AcLD6 (L) se prepararon disolviendo el peptido en soluciones de 10, 50, 100 y 150 mM de NaCl y CaCl2. Los estudios de FESEM y reologfa se llevaron a cabo adicionalmente para caracterizar la morfologfa y fuerza de estos hidrogeles.
Preparacion de geles de gelatina y colageno: Los hidrogeles de gelatina (Tipo A, G1890; Sigma Aldrich) se prepararon primero disolviendo la gelatina en agua miliQ calentando y enfriando a continuacion hasta que se observaba la gelacion. El colageno (Tipo I de bovino, Advanced Biomatrix, USA) se diluyo con tampon PBS a una concentracion de 1,5 mg/ml y se titulo a pH 7,4 utilizando NaOH 0,1 M. Se consiguio la gelacion incubando la solucion a 37 o C durante 1 hora.
Espectroscopia de dicrofsmo circular (CD)
Las estructuras peptfdicas secundarias se analizaron midiendo el espectro de elipticidad utilizando el Espectrofotometro de Dicrofsmo Circular Aviv, modelo 410. Las muestras de CD se prepararon diluyendo las soluciones peptfdicas de materia prima (5-10 mg/ml) en agua. Las soluciones de peptidos diluidos se vertieron en una cubeta con una longitud de ruta y se adquirio el espectro. Como blanco de referencia se utilizo agua y la referencia se resto de los datos brutos antes de calcularse la elipticidad molar. El calculo se basaba en la formula: [9]a, = 0obs x 1/(10 Lcn), en la que [9]^ es la elipticidad molar a A en grad cm2/dmol, es la elipticidad que se observa a □A en mgrad, L es la longitud de ruta en cm, c es la concentracion del peptido en M, y n es el numero de aminoacidos en el peptido. El analisis de la estructura secundaria se hizo utilizando el software CDNN.
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Microscopfa electronica de barrido ambiental (ESEM)
Las muestras se colocaron en un porta-muestras del microscopio electronico de barrido ambiental Quanta 200 FEI. La superficie de interes se examino entonces utilizando un acelerador de tension de 10 kV a una temperatura de 4 0 C.
Microscopfa electronica de barrido de emision de campo (FESEM)
Las muestras se congelaron a -20 o C y posteriormente a -80 o C. Las muestras congeladas se secaron por congelacion adicionalmente. Las muestras secadas por congelacion se fijaron en un porta muestras utilizando cinta conductora y metalizando por bombardeo con platino tanto desde arriba como desde los lados en un Cobertor bombardero de alta resolucion JFC-1600. La corriente de revestimiento que se utilizo era de 30 mA y el proceso se mantuvo durante 60 seg. La superficie de interes se examino entonces con el sistema de microscopfa electronica de barrido con emision de campos JEOL JSM-7400F utilizando una aceleracion de tension de 5-10 kV.
Mediciones reologicas
Para determinar las propiedades viscoelasticas de los hidrogeles basados en peptidos, se sometieron los hidrogeles a experimentos de barrido de frecuencia y tension en tiempo dinamico utilizando el reometro ARES-G2 (TA Instruments, Piscataway, NJ) con geometrfa de placa paralela de titanio de 25,0 mm de diametro y una distancia de hueco de 0,8 mm. El estudio de frecuencia oscilatoria se llevo a cabo para comparar la fuerza del hidrogel basado en un peptido con concentraciones variables de peptidos, o para el peptido en presencia de iones monovalentes o divalentes. Los estudios de barrido de frecuencia oscilatoria se llevaron a cabo a 0,1-100 rad/s y un 0,1 % de tension a 25 o C y 50 o C.
[A] Ac-LDs [L]:
Secuencia peptfdica: Ac-LIVAGD-COOH Peso molecular: 629,56
(1) Temperatura del estudio de barrido para Ac-LD6 (L):
(a) La mezcla peptfdica se coloco entonces en la placa inferior del reometro. Se optimizaron los siguientes parametros:
Hueco entre dos placas: 1 mm Tension: 10 %
Frecuencia: 6,28 rad/seg
Temperatura de exploracion: 4 o C a 60 o C
Volumen de muestra: 500 pl
(2) Estudio de barrido de frecuencia para Ac-LD6 (L):
Parametros optimizados necesarios para llevar a cabo el estudio de barrido de frecuencia
Hueco entre dos placas: 0,8 mm Tension: 0,1 %
Temperatura de exploracion: 25 y 50 o C Volumen de muestra: 1 ml
Frecuencia de exploracion: 0,1 rad/seg a 100 rad/seg Concentracion de Ac-LD-6 (L) en el hidrogel: 10 mg/ml
(3) Efecto de la variacion de concentracion de Ac-LD6 (L) sobre la fuerza del gel:
Los parametros optimizados necesarios para llevar a cabo los estudios de barrido de frecuencia para medir la fuerza del gel son los siguientes:
Hueco entre dos placas: 0,8 mm Tension: 0,1 %
Temperatura de exploracion: 25 y 50 o C Volumen de muestra: 1 ml
Frecuencia de exploracion: 0,1 rad/seg a 100 rad/seg
Concentracion de Ac-LD-6 (L) en los hidrogeles: 5 mg/ml, 10 mg/ml, 15 mg/ml, 20 mg/ml y 30 mg/ml en agua.
(4) Efecto del cloruro sodico (NaCl) sobre la fuerza de Ac-LD6 (L):
El efecto del cloruro sodico sobre hidrogeles basados en Ac-LD6 (L), se estudio llevando a cabo el estudio de barrido de frecuencia en hidrogeles preparados por dispersion de 10 mg de Ac-LD6 (L) en concentraciones

Claims (16)

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    1. Un peptido y/o peptoide anfifflico capaz de formar un hidrogel, comprendiendo el peptido y/o peptoide anfifflico una secuencia anfifflica que consiste en:
    un tramo de secuencia hidrofoba de n aminoacidos alifaticos, en el que n es un numero entero de 2 a 6, en el que todos o una parte de los aminoacidos alifaticos del tramo de secuencia hidrofoba estan ordenados en un orden de tamano de aminoacido decreciente en la direccion desde el extremo N al C del peptido y/o peptoide anfifflico, en el que el tamano de los aminoacidos alifaticos se definen como I = L > V > A > G, y
    un tramo de secuencia hidrofila unido a dicho tramo de secuencia hidrofoba y tiene un resto polar que es acido, neutro o basico, comprendiendo dicho resto polar m aminoacidos hidrofilos adyacentes, en el que m es un numero entero de 1 a 2, en el que el peptido y/o peptoide anfifflico tiene un extremo C y un extremo N, en el que dicho tramo de secuencia hidrofoba comprende y/o forma el extremo N del peptido y/o peptoide anfifflico y dicho resto polar consiste en al menos un aminoacido posicionado en el extremo C del peptido y/o peptoide anfifflico. y en el que el extremo N esta protegido por un grupo acetilo.
  2. 2. Un peptido y/o peptoide anfifflico capaz de formar un hidrogel, comprendiendo el peptido y/o peptoide anfifflico una secuencia anfifflica que consiste en:
    un tramo de secuencia hidrofoba de n aminoacidos alifaticos, en el que n es un numero entero de entre 2 a 6, y un tramo de secuencia hidrofila unido a dicho tramo de secuencia hidrofoba y que tiene un resto polar que es acido, neutro o basico, comprendiendo dicho resto polar m aminoacidos hidrofilos adyacentes, en el que m es un numero entero de entre 1 a 2, en el que el peptido y/o peptoide anfifflico que tiene un extremo C y un extremo N, en el que dicho tramo de secuencia hidrofoba comprende y/o forma el extremo N del peptido y/o peptoide anfifflico y dicho resto polar consiste en al menos un aminoacido posicionado en el extremo C del peptido y/o peptoide anfifflico,
    en el que el extremo N esta protegido por un grupo acetilo,
    en el que todos o una parte de los aminoacidos alifaticos del tramo de secuencia hidrofoba estan ordenados en un orden de tamano de aminoacido identico en el peptido y/o peptoide anfifflico,
    y dichos aminoacidos alifaticos ordenados con un orden de tamano de aminoacido identico tiene una secuencia con una longitud de 2 a 4 aminoacidos,
    en el que dichos aminoacidos alifaticos ordenados con un orden de tamano de aminoacido identico tienen una secuencia que se selecciona de entre LLLL, LLL, LL, IIII, III, II, VVVV, VVV, VV, AAAA, AAA, AA, GGGG, y GG.
  3. 3. Un peptido y/o peptoide anfifflico capaz de formar un hidrogel, comprendiendo el peptido y/o peptoide anfifflico una secuencia anfifflica que consiste en:
    un tramo de secuencia hidrofoba con la secuencia de aminoacidos AIVAG, y
    un tramo de secuencia hidrofila unido a dicho tramo de secuencia hidrofoba y que tiene un resto polar que es acido, neutro o basico, comprendiendo dicho resto polar m aminoacidos hidrofilos adyacentes, en el que m es un numero entero de entre 1 a 2, en el que el peptido y/o peptoide anfifflico tiene un extremo C y un extremo N, en el que dicho tramo de secuencia hidrofoba comprende y/o forma el extremo N del peptido y/o peptoide anfifflico y dicho resto polar consiste en al menos un aminoacido posicionado en el extremo C del peptido y/o peptoide anfifflico,
    y en el que el extremo N esta protegido por un grupo acetilo.
  4. 4. El peptido y/o peptoide anfifflico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el peptido y/o peptoide anfifflico tiene un extremo C, el cual, si se localiza un aminoacido polar en el extremo C, esta preferentemente amidado.
  5. 5. El peptido y/o peptoide anfifflico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el peptido y/o peptoide anfifflico consiste en o secuencias anfifflicas, como se definen en la reivindicacion 1, cuyas secuencias anfifflicas estan unidas entre si, siendo o un numero entero de entre 1 a 50.
  6. 6. El peptido y/o peptoide anfifflico de una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 4 o 5, en el que dichos aminoacidos alifaticos que se ordenan con un orden de tamano de aminoacido decreciente tienen una secuencia que es una secuencia repetitiva o no repetitiva,
    en el que, preferentemente, dichos aminoacidos alifaticos ordenados en un orden de tamano de aminoacido decreciente tienen una secuencia con una longitud de 2 a 6.
  7. 7. El peptido y/o peptoide anfifflico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dichos aminoacidos alifaticos ordenados en un orden de tamano de aminoacido decreciente tienen una secuencia que se selecciona de entre LIVAG, ILVAG, LIVAA, IVAG, LIVA, LIVG, IVA y IV, en el que, opcionalmente, hay un A precediendo dicha secuencia en el extremo N.
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  8. 8. El peptido y/o peptoide anfifflico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la secuencia anfifflica se somete a un cambio conformacional durante el auto-ensamblaje, desde una conformacion de enrollamiento aleatorio a una estructura intermedia helicoidal hasta una conformacion beta final, en el que preferentemente el cambio conformacional depende de la concentracion.
  9. 9. El peptido y/o peptoide anfifflico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 3 a 8, en el que la secuencia anfifflica es una de SEQ ID NO: 1 a 3, 6 a 7, 9 a 24, 31, 33, 35 a 36, y 38 a 42.
  10. 10. El peptido y/o peptoide anfifflico de acuerdo con la reivindicacion 3 o 7, en el que la secuencia anfifflica es una de entre SEQ ID NO: 4-5, 34 o 37.
  11. 11. El peptido y/o peptoide anfifflico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, en el que la secuencia anfifflica es una de entre SEQ ID NO: 25 a 30.
  12. 12. Un hidrogel que comprende el peptido y/o peptoide anfifflico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que, preferentemente, el hidrogel es estable en solucion acuosa a temperatura ambiente durante un periodo de al menos 7 dfas, el hidrogel esta caracterizado por una relacion de un modulo de almacenaje G' respecto a un modulo de perdida G'' que es mayor de 2, en el que, preferentemente, el hidrogel tiene una fuerza mecanica mayor que el colageno o su forma hidrolizada (gelatina).
  13. 13. Un procedimiento de preparacion de un hidrogel, comprendiendo el procedimiento disolver un peptido y/o peptoide anfifflico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 en una solucion acuosa, en el que el peptido y/o peptoide anfifflico disuelto en solucion acuosa se expone ademas a temperatura, en el que la temperatura esta en el intervalo de 20 0 C a 90 0 C,
    en el que, preferentemente, el peptido y/o peptoide anfifflico se disuelve a una concentracion de 0,01 pg/ml a 100 mg/ml.
  14. 14. Un implante quirurgico, o estent, comprendiendo el implante quirurgico o estent un armazon de peptido y/o peptoide, en el que el armazon de peptido y/o peptoide esta formado por un hidrogel de acuerdo con la reivindicacion 12.
  15. 15. Una composicion farmaceutica y/o cosmetica y/o un dispositivo biomedico y/o dispositivo electronico que comprende el peptido y/o peptoide anfifflico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, preferentemente, que comprende ademas un compuesto farmaceuticamente activo y/o ademas comprende un vehfculo farmaceuticamente aceptable.
  16. 16. Un procedimiento de regeneracion tisular que comprende las etapas de:
    a) proporcionar un hidrogel como se define en la reivindicacion 12,
    b) exponer dicho hidrogel a celulas que van a formar tejido regenerado,
    permitir que dichas celulas crezcan en dicho hidrogel, cuyo procedimiento se lleva a cabo in vitro.
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