NO316924B1 - Materiale omfattende en pluralitet av selv-sammensatte peptider - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører materiale omfattende en pluralitet av selv-sammensatte peptider.

Det er velkjent at visse strukturer utgjør regulære trekk ved mange proteiner, for eksempel representerer ct-heliksen eller det p-foldede ark slike strukturer.

I a-heliksen har polypeptid-segmenter sammensatt av visse aminosyrer, en tendens til å arrangere seg i en regulær spiralformet konformasjon. Karboksyloksygenet i en peptid-binding er hydrogenbundet til hydrogenet på aminogruppen til den tredje aminosyre bortenfor. Dette resulterer i en spiral som har 3,6 aminosyrer per omdreining, og hver aminosyrerest representerer en forskyvning på 0,15 nm langs spiralaksen. Hver C=0 og N-H gruppe i peptidbindingen deltar i en hydrogenbinding. I dette stabile aminosyre-arrangement befinner sidekj edene seg langs utsiden av det som i det vesentlige er en sylinder.

I det p-foldede ark dannes den ark-lignende struktur av en rekke hydrogenbindinger mellom rester i ulike polypeptidkjeder eller mellom rester i ulike seksjoner av et foldet polypeptid. Nabostillede polypeptidkjeder i P-foldede ark er oftest antiparallelle, hvilket vil si at de strekker seg i motsatte retninger. I enkelte strukturer kan imidlertid nabokjeder løpe parallelt. Dersom mange polypeptidkjeder deltar i arkdannelsen, utgjør arket en stiv vegg-lignende struktur. I mange proteiner gir flerdobbelt foldede ark den nødvendige seighet og stivhet.

Foreliggende oppfinnelse vedrører materiale omfattende en pluralitet av selv-sammensatte peptider, kjennetegnet ved at de selv-sammensatte peptidene er i form av en /3-arkbåndstruktur.

Vi har oppdaget at det er mulig å utnytte peptidenes tilbøyelighet til via intermolekylær hydrogenbinding, å slå seg sammen til utstrakte P-foldede arkstrukturer, eller P-strukturer. Slike strukturer eksisterer i stor utstrekning som P-ark eller hylser i proteiner og også i de "P-plakk"-peptidaggregater som er indikatorer på nevrologiske sykdommer, som f.eks. Alzheimers sykdom og bovin spongiøs encefalopati. Vi har således oppdaget at det er mulig å konstruere oligopeptider, og med det mener vi her peptider som omfatter 4-40 rester som under passende betingelser, vil danne lange "P-bånd" som omfatter en P-foldet arkstruktur med et enkelt molekyls tykkelse. Vi har gjort det over-raskende funn at disse bånd engasjerer seg i, eller innfiltres, i løsning som gir fluidene viskoelastiske egenskaper. Engasjementet eller innfiltringen fører til tredimensjonale nettverk som igjen fører til materialer som opptrer som gel som er stabile ved høye temperaturer. Det er bemerkelsesverdig at disse gelene, eller nærmere bestemt, gel-lignende materialene, opptrer som et kjemisk kryssbundet nettverk eller synes å utgjøre et sammenfiltret nett eller en vev av p-bånd.

Vi har videre oppdaget at gelene har bemerkelsesverdige rheologiske egenskaper som synes å være avhengige av den intime kobling mellom molekylær selv-sammensetting og dynamiske forhold. Dette betyr at gelene er utsatt for og reagerer på, kjemiske og fysiske brytere som kan bryte P-båndene og således endre gelenes sammenfiltrings-egenskaper slik at det resulterer i en endring av gelenes rheologiske egenskaper. Siden bryterfunksjonen er av reversibel natur, resulterer dette dessuten i at gelenes rheologiske egenskaper blir reversible, og vi er dermed i stand til å utvikle dynamiske systemer som på forutsigbar måte svarer på valgte bryterstillinger.

Vi tror at peptidgelene vil kunne finne anvendelser i nye produkter og prosesser innen et bredt utvalg av virksomheter. De etterfølgende eksempler er angitt med det formål å lette forståelsen av oppfinnelsen.

Vi antar at gelene angitt ovenfor vil kunne benyttes innen oljeindustrien. Nærmere bestemt har responderende geler potensiell anvendelse ved brønnkonstruksjon (boring, komplettering) og ved reservoar-stimulering (frakturing, vannkontroll). Øket brønn-produktivitet som resultat av redusert svekkelse av permeabiliteten i hydrokarbon-bærende formasjoner, vil ha tilfølge at det kan bores færre brønner for å gjenvinne en gitt olje-mengde. Dette representerer betydelige besparelser i betraktning av at en typisk horisontal brønn kan koste opp til £20 millioner. Forbedringer av reservoar-produktiviteten gjennom gel-fluid-stimuleringer kan ha en dramatisk innvirkning på lønnsomhet og konkurranse-dyktighet. Storbritannias oljeproduksjon i Nordsjøen er idag ca. 1,6 millioner fat per dag. Med dagens oljepriser vil selv en 1% produksjonsøkning gi et daglig gjennomsnittsutbytte på £2000. Omkostningene ved effektive behandlinger vil derfor hurtig innspares.

Innen den farmasøytiske industri er det behov for nye medikamentavgivnings-systemer. Gelene som angitt heri og som har de her beskrevne rheologiske egenskaper og også den responsivitet overfor kjemiske og fysiske brytere som her er beskrevet, har interesse for den farmasøytiske industri fordi de byr på nye metoder for medikament-avgivelse. Innen den farmasøytiske industri vil dessuten oppfinnelsen kunne anvendes ved fremstilling av nye sårbandasjer.

Innen forbruksvareindustrien ser vi for oss at peptidgelene har anvendelse på minst to områder, hvorav det første er en kontrollert strukturering av produkter og det andre er den kontrollerte avgivelse av virksomme ingredienser til substrater. Eksempelvis benyttes innen vaskemiddelindustrien £108 millioner per år på parfymering av vaskemiddel-produkter, men bare 1% av parfymen avgis til det relevante materialet. Ved å utløse avgivelsen via peptidgelen ifølge oppfinnelsen, hvor 10% eller mer av den anvendte parfyme avgis, vil det følgelig kunne oppnås besparelser på mer enn £150 millioner. Lignende fordeler kan oppnås når det gjelder området personlig hygiene, hvor det for eksempel kan sørges for en mer effektiv avgivelse av anti-mikrobielle midler i forbindelse med tannpleie. Fagmannen vil innse at oppfinnelsen har relevans når det gjelder mer effektiv avgivelse av midler på forbruksvareområdet.

Et attraktivt trekk ved biopolymerer er at de av natur er bioforlikelige og i siste omgang, biologisk nedbrytbare, som er et trekk som selvsagt har miljømessig betydning. De er således egnet for resirkulering. For eksempel kan en gel resirkuleres ved å utsette gelen for en fysisk eller kjemisk bryteranordning som endrer gelens egenskaper og omdanner den til en væske som tilsetninger eller forurensinger kan ekstraheres fra før bryteranordningen reverseres og gelen tilbakedannes.

Det er mulig å fremstille nye overflateaktive midler. For eksempel er det mulig å konstruere de peptidene som utgjør p-båndet slik at det på den ene siden av peptidet anordnes et betydelig antall hydrofile rester, mens det på den andre, motsatte side, anordnes et betydelig antall hydrofobe rester. Slik manipulering vil gi peptidet eller p-båndene "sideness". Under visse betingelser vil den første, hydrofile side, trekkes mot hydrofile substanser og den andre, hydrofobe side, trekkes mot hydrofobe substanser. Det vi således foreslår er anordninger for å bringe sammen hydrofobe og hydrofile substanser ved å benytte peptidene, eller p-båndene, som forbindelsespunkter.

Det er dessuten også mulig å utforme peptidene, eller p-båndene, slik at de har "endedness". For eksempel er det mulig å utforme peptidene slik at den ene enden i det vesentlige er hydrofil og den andre motsatte ende, i det vesentlige er hydrofob. Igjen, kan et slikt manipulert peptid benyttes med det formål å bringe sammen to uforenelige substrater.

Det vil derfor være klart at bånd som er utformet som ovenfor beskrevet, vil kunne anvendes som overflateaktive midler og således benyttes til stabilisering av emulsjoner og/eller kolloidale dispersjoner.

Dessuten vil peptider eller p-bånd utformet som ovenfor beskrevet, også kunne anvendes ved overtrekking av en artikkel eller gjenstand, når artikkelen eller gjenstanden skal eksponeres for en annen substans. For eksempel ved overtrekking av en protese som skal smøres med en bestemt substans. Det vil være mulig å utvikle peptidet eller p-båndet slik at en første ende, eller side, er tilpasset for å feste seg til protesen, mens den andre, eller motsatte ende eller side, er beregnet på interaksjon med et smøremiddel.

Det er dessuten mulig med målrettet avgivelse av substanser som er suspendert eller innleiret i gelen. Det er for eksempel mulig å utforme peptidet med en sidegruppe som binder seg spesifikt til en gitt målsubstans. For eksempel er det mulig å fremstille et peptid slik at det binder seg selektivt til respiratoriske vev og dermed oppnå målrettet avgivelse av slike substanser som antastmatika. Fagmannen vil innse at selektiv utforming av en sidekjede eller gruppe eller sidegruppe vil kunne sørge for målrettet avgivelse i et bredt utvalg av systemer.

Det er også klart at den selektive utforming kan innebære at det sørges for en naturlig eller ikke-naturlig siderest eller sidegruppe. En naturlig sidegruppe vil for eksempel kunne være en naturlig forekommende substans, så som en aminosyre, i motsetning til en ikke-naturlig sidegruppe som ville kunne omfatte en substans, som f.eks. amino-isosmørsyre.

Det er derfor et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et nytt materiale som i det vesentlige er fremstillet av peptider løst i løsningsmidler som kan omdannes til en gel-lignende struktur, som i enkelte, men ikke alle, foretrukne utførelsesformer er bemerkelsesverdig ufølsom for temperatur og som oppviser gunstige rheologiske egenskaper, slik som her beskrevet.

Det er videre et formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe et materiale som gir respons på kjemiske og/eller fysiske bryter- eller utløseranordninger for å omkoble materialets natur fra én eller flere av følgende faser: en flytende fase til en gelfase til en stiv fase og ideelt, vice versa.

Et ytterligere formål ved oppfinnelsen er dessuten å tilveiebringe et materiale som har selv-sammensettende egenskaper slik at materialet ikke bare setter seg sammen av seg selv, men også tilheler defekter som kan skapes, utvikles eller frembringes i dette.

Nok et formål ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et materiale som lar seg resirkulere og som ideelt også er biokompatibelt og bionedbrytbart.

I henhold til et første aspekt ved oppfinnelsen, tilveiebringes således'et materiale som omfatter en pluralitet av peptider som under valgte betingelser, selv-sammensettes under dannelse av langstrakte p-strukturer med et enkelt molekyls tykkelse og hvor disse strukturene foreligger i en engasjert eller infiltret tilstand.

Nevnte bånd er 3-11 nm og helst 8 nm brede.

Fortrinnsvis har hvert bånd en tykkelse på tilnærmet et peptidmolekyl, med andre ord et enkelt molekyls tykkelse.

Materialene, spesielt når de er i gel-tilstander, bemerkelsesverdig lite temperatur-følsomt og kan ideelt motstå temperaturer opp til 85°C eller fortrinnsvis opp til 95°C, og helst opp til 250°C; og også ned til minst -15°C.

Temperatur-motstandsdyktigheten kan vare i det uendelige og tyder på at p-båndene er meget termostabile.

I ytterligere en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen omfatter materialet enten hydrofobe eller hydrofile peptider, eller en blanding derav, og helst 4-40 peptidrester, ideelt sett et 27-resters eller 24-resters peptid eller et 21-resters peptid.

Gunstige intermolekylære interaksjoner mellom peptider er nødvendige for dannelse av selv-sammensatte P-ark-polymerer. For eksempel kan intermolekylære interaksjoner mellom sidekjeder med hydrofobe grupper, så som isoleucin, leucin eller valin, på nabostilte p-kjedepeptider, effektivt stabilisere en p-ark-struktur. Et peptid som inneholder mange hydrofobe sidekjeder, vil med stor sannsynlighet danne stabile p-ark i vandige eller ikke-vandige polare løsningsmidler - så som etanol. Eksempler på slike peptider er K24, K27 og K27b, hvis primærstruktur er vist i Tabell 1. Disse peptidene er modellert ut fra sekvensene av restene 42-68 av Isk-kalium-ione-kanalen i rottenyre. De inkluderer det sterkt hydrofobe transmembrane segment av Isk (rester 45-67).

Bestemte interaksjoner mellom restpar, som f.eks. mellom aromatiske sidekjeder, så som tyrosiner eller fenylalaniner, eller sidekjeder med motsatte ladninger - så som glutaminsyre og arginin, som er nabostilt til hverandre på nabostilte p-kjede-peptider, er særdeles effektive ved etablering av p-ark-slruktur. Deres inkorporering i en primær peptidstruktur fører dessuten til molekylære gjenkjenningsseter. Dette er særlig viktig ved konstruksjonen av p-bånd, hvor en-dimensjonal vekst av polymeren fordres, i motsetning til tilfeldig assosiering av peptidkjeder som er "out of register" i forhold til hverandre. Sistnevnte situasjon kan resultere i to-dimensjonal vekst av polymeren og makroskopisk struktur av ganske forskjellig morfologi i forhold til båndene.

Forlikelighet mellom p-ark-overflaten og løsningsmidlet er også essensielt for gelering i motsetning til peptidutfelling fra løsning. K24 danner for eksempel p-bånd med både polare og apolare grupper på deres overflater. De kan således danne geler i løsningsmidler med middels polaritet, tilsvarende relative dielektrisitets-konstantverdier, ey = Er = 24-62.1 løsningsmidler med høyere eller lavere polaritet enn de ovenfor angitte verdier, danner K24 fremdeles P-ark-strukturer som er svakt løselige og som således kan utfelles fra løsning og ikke danne gel.

For å oppnå en vandig gel bør det i alminnelighet utvikles et peptid som er mer polart enn for eksempel K24. p-arkene bør ha riktig løselighet i det sterkt polare vandige miljø som er kjent for å fremme gelering fremfor utfelling.

Et forsøk på en empirisk modellering av vandige gel-dannende peptider, innebærer modellering av peptider på proteiners vann-eksponerte p-ark-domener. For eksempel modelleres LysP-21-peptid på det vannløselig P-domenet av proteinenes leu-lysozym. Lysp-21 er et peptid som hovedsakelig omfatter polare rester. Dette fører til P-ark med polare rester. Dette fører til p-ark med polare overflater som lett kan virke sammen med vann og danne vandige gel.

Dessuten kan peptider utvikles slik at de fører til p-bånd som har distinktive sider. For eksempel kan peptider med alternerende sekvenser av polare (f.eks. ornitin) - apolare (f.eks. valin) sidekjeder, danne P-bånd med én polar og én apolar side. Siden disse båndene er delvis polare, kan de fremdeles danne vandige gel, for eksempel det vandige gel som dannes av peptidet (Drosophila Toll) A2 (Tabell 1).

Seleksjon av særlige ikke-naturlig forekommende eller naturlige sidekjeder i peptid-primærstrukturen gjør det mulig for oss å kontrollere og bygge responsivitet av den selv-sammensettende prosess, så vel som av materialegenskapene i eksterne fysiske eller kjemiske brytere. For eksempel kan inkorporering av ladede sidekjeder, og av glutamin eller anguin, gi oss mulighet til å regulere stabiliteten av p-arkene ved hjelp av pH-endringer. Et eksempel på et slikt peptid er Lysp-21.

Det er å foretrekke at det benyttes en peptidsekvens, enten naturlig forekommende eller syntetisert, som gir en etterligning av en sekvens av et kjent peptid som for eksempel en sekvens fra et kjent protein, for eksempel et transmembran-segment av et antatt "slow voltage-gated" Isk K<+->kanal-protein. Typisk fører et peptid som omfatter de følgende 27 aminosyrerester (KLEALYILMVLGFFGFFTLG1MLSYIR), eller en 24 resters variant derav (KLEALYVLGFFGFFTLGIMLSYIR) under visse betingelser til langstrakte p-bånd med en bredde på ca. 8 nm. De nødvendige betingelser for å frembringe båndene omfatter eksponering av peptidet for et organisk løsningsmiddel som for eksempel etanol, metanol eller 2-kloretanol.

Rheologien til materialet som omfatter P-båndene er tildels bestemt av peptidkonsentrasjonen. For eksempel ble en faststoff-lignende gel oppnådd ved 2 mM (tilsvarende 0,005 peptid volum-fraksjon). Viskositeten og gelatinerings-oppførselen viste seg merkelig nok å være relativt ufølsom for temperaturer opp til 85°C i 2-kloretanol. Vi har grunn til å tro at denne temperatur-ufølsomhet også oppvises ved høyere temperaturer opp til 250°C, men våre observasjoner er selvsagt begrenset av kokepunktet for det organiske løsningsmiddel.

Rheologiske eksperimenter viser at elastisitetsmodulen synes å være én størrelses-orden høyere enn viskositetsmodulen. Disse dataene stemmer overens med en løsning av kryssbundne eller fornettede fleksible polymerbånd.

Materialet ifølge oppfinnelsen oppviser dessuten et stort lineært område for stress/skjær-oppførsel. Ved meget høye påkjenninger, er imidlertid materialets oppførsel distinktiv, hvilket vil si at stress-økningen plutselig kan avbrytes ved en meget høy påkjenning, for eksempel 230% deformasjon.

Interaksjon mellom par av aromatisk sidekjede eller sidekjeder med motsatte ladninger som ligger inntil hverandre eller nabostilte P-kjede-peptider, er særlig effektive for stabilisering av en p-ark-struktur.

K24 har fire aromatiske sidekjeder (fenylalaniner) i midten av peptidkjeden, samt sidekjeder med motsatte ladninger nær enden av hver peptidkjede. Intermolekylær interaksjon mellom disse sidekjedene antas å være viktig for dannelsen av de stabile p-arkene. Vi har faktisk vist at løsningsmidler som inneholder aromatiske grupper, kan konkurrere med interaksjonene av aromatiske peptid-sidekjeder og således kan bevirke at andelen av p-ark-struktur av K24 faller 20-30%.

Det indikerer en høy grad av fleksibilitet at p-arkene rives over ved høye belastningsnivåer.

Eksperimenter tyder også på at materialet er i stand til selv-sammensetting og fortrinnsvis til selv-sammensetting slik at de tilheler eventuelle defekter i strukturene, som for eksempel lokale twist-lignende defekter.

Materialet responderer på kjemiske brytere. For eksempel har vi registrert at gunstige interaksjoner mellom p-båndene og løsningen eller løsningsmidlet som båndene er suspendert i, er viktig for gelstabiliteten. For eksempel finner vi at tilsetningen av litiumklorid kan bevirke at visse gel krymper og utskilles som en mer konsentrert gelfase, alternativt at polariteten av løsningsmidlet endres, dvs. gjøres mer polart (vann) eller ikke-polart (kloroform), konserverer p-ark-strukturen, men gel-nettverket destabiliseres og det inntrer utfelling av peptidet. I løsningsmidler (så som heksafluorisopropanol) som fører til en sterk hydrogenbindings-donor, inntar peptidet en a-heliks-konformasjon og det inntrer ingen gelering, eller resulterer acetylering av N-terminalen og aminering av C-terminalen av den her beskrevne K27 peptidrest, i preferanse for a-heliks-konformasjonen, og det dannes ikke gel. Alternativt kan dannelsen av vandig gel av 21-resters peptidet [SER 1]

(modellert på p-domenet av leu-lysozym) kontrolleres gjennom pH-endringer, idet gelen ved pH 11 eller høyere går over i væske.

Gjennom passende peptid-modellering kan det følgelig fremstilles peptider som danner p-bånd og gel i en rekke forskjellige løsningsmidler, inklusivt vann. Eksempelvis danner peptider avledet fra Drosophila Toll-reseptorproteinet, fra Alzheimer amyloidpeptidet, fra desmin-iflamenter og fra P-domenet av leu-lysozym, alle gel i vann.

De rheologiske egenskapene av disse løsningene vil være intimt forbundet med lengden og stabiliteten av p-bånd. Muligheten for å kontrollere de rheologiske egenskapene ved å variere peptidets primærstruktur, endre løsningsmidlet, foreta fysisk omkobling eller tilsetning av kjemiske utløsere, kombinert med den høye temperaturstabilitet, tyder på spennende anvendelsesmuligheter for disse gel.

Materialet reagerer på fysiske brytere. For eksempel reagerer materialet på agitering eller deformering. Eksponering for en skjær-strøm omkobler således gelen fra en lav til en høy modultilstand, hvilket vil si at gelen blir stivere. Denne stivning av gelen er forbigående, men kan vare i et tidsrom på for eksempel 10-15 timer.

I henhold til en ytterligere foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen modelleres peptidene slik at de omfatter et p-bånd som har en første side forsynt med et betydelig antall hydrofile rester og/eller på en andre, motsatt side, et betydelig antall hydrofobe rester.

Alternativt eller i tillegg, modelleres peptidene slik at de forsynes med en første vesentlig hydrofil ende og/eller en andre, motsatt, vesentlig hydrofob ende.

Alternativt eller i tillegg, forsynes peptidet med minst én rest, eller gruppe, som er innrettet slik at peptidet knyttes selektivt til et på forhånd bestemt substrat.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet utelukkende gjennom eksempler under henvisning til de ledsagende figurer, hvor: Figur 1 viser side ved side sammensettingen av et 8-peptidresters nanobånd. Sidekjedene angitt med stor R er anbragt over arkets plan og de med liten R, under. Figur 2 viser et transmisjons-elektronmikroskopisk bilde av peptidgelene som viser nettverket av p-bånd eller nano-bånd. Båndene er ca. 8 nm brede og sees engasjert eller innfiltrert. Det er synlig meget få frie ender, hvilket tyder på at båndene er ganske lange. Denne prøven ble fremstillet ved å tilsette peptidgelen (0,5 mM i metanol, fremstillet 24 timer før undersøkelsen for å sikre fullstendig dannelse av gelen, og deretter fortynnet til 25 uM før bruk) til et kobbergitter på 300 mesh belagt med kull ved glimutladning, etterfulgt av negativ-farving med uranylacetat-løsning (4% vekt/vol. i vann). Figur 3 viser bånd-tilpassede fourier-transformerte infrarødt spektra (4 cm"<1> opp-løsning) av amid I- og amid H-regionen av løsninger av 24-restpeptidet i (a) metanol-løsning (1 mM) som viser hovedbåndet ved 1625 cm"<1> og et underordnet bånd ved 1696 cm"<1> som gir en indikasjon på peptidmolekyler sammensatt som antiparallelle P-bånd, (b) heksafluoirsopropanol (1 mM) som viser nærværet av båndet ved 1656 cm"<1> som indikerer en a-heliks-konformasjon. Spektrene utgjør gjennomsnittet av 8 opptak, registrert ved romtemperatur i en 50 uM CaF2-celle under bruk av et Perkin Eimer 1760X FTLR-spektrometer. De spektrene som er vist, ble oppnådd ved subtraksjon av spekteret for det angjeldende rene løsningsmiddel. Komponent-topper ble oppnådd ved annen-derivert analyse og bånd-tilpasning av absorpsjons-spekteret. Figur 4 viser en mekanisk karakterisering av de viskoelastiske egenskapene av nano-bånd-gelene (24-resters peptid, konsentrasjon: 10,5 mM i 2-kloretanol). (a) Typiske mekaniske spektra (elastisitetsmodul G' og viskositetsmodul G" i forhold til frekvensen av pålagt påkjenning ©) av fullstendig stivnede gel ved 24,8°C og 1% deformasjon, som ligger innenfor det lineære viskoelastiske området; (b) stress-strain-kurve oppnådd ved konstant skjærbelastning av prøven med skjærhastighet på ls"<1>; (c) avhengighet av elastisitetsmodul og viskositetsmodul etter skjærbelastning i 10 sekunder. En Rheometrics Dynamic Analyzer II med parallell-geometriske plater med ytre diameter på 25 mm, er benyttet for disse målingene. Figur 5 viser P-ark til a-heliks-transmisjon av K24 som funksjon av en økning i volumvirkningen av HFRP i metanol, fulgt gjennom CD i 27 uM peptidløsninger.

Tabell 1 er en tabell av responderende peptidgel i (A) vandige medier og (B) ikke-vandige medier.

Med hensyn til figurene er det på høyre side i Figur 1 vist et 8-resters peptid som under visse betingelser, selv-sammensettes til et 8-resters peptid-nanobånd eller p-bånd, vist på venstre side av figuren.

I de etterfølgende eksperimenter har vi arbeidet med et 27-resters peptid hvis sekvens (KLEALYILMVLGFFGFFTLGIMLSYIR) er basert på transmembran-segmentet av det antatt slow voltage-gated Isk K<+->kanal-protein. Vi har også arbeidet med en 24-resters variant av ovennevnte sekvens (KLEALYVLGFFGFFTLGIMLSYIR). Vi har også arbeidet med en 21-resters variant SER-1 som her beskrevet.

Generelt kan gel fremstilles enten fra hydrofobe peptider (dvs. de danner gel i amfifile løsningsmidler som metanol, etanol og 2-kloretanol) eller hydrofile peptider (dvs. de danner gel i vann) som har 8-30 rester.

De hydrofobe peptidene har et fremherskende hydrofobt segment i midten av primærsekvensen og noen få hydrofile rester på hver side av dette-segment. Peptidene Bl, B2 og B3 tilhører denne kategori. De omfatter typisk 24-27 rester.

I motsetning til dette, omfatter hydrofile peptider i alminnelighet alternerende polare og ikke-polare rester. Peptid A2 er et eksempel på et hydrofilt gel-dannende peptid. Både K27-rest- (Bl) og K24-rest- (B2) peptidene ble syntetisert og renset på følgende måte:

MATERIALER

Peptid-modellering

Primærstrukturen av de undersøkte peptider er vist i Figur 1. "K27" er basert på sekvensen av restene 42-68 av Isk-kalium-ione-kanalen fra rottenyre (Aggeli, A., Attwood, T., Boden, N., Cheng, Y., Findlay, J.B.C., Hooper, I., Kelly, M., Knowles, P.F., og Turnbull, P.J.H., Biochemistry (1994) oversendt). Intermolekylære interaksjoner mellom hydrofobe sidekjeder av nabostilte p-kjedepeptider kan effektivt stabilisere en p-ark-struktur. Et peptid som inneholder en lang hydrofob sekvens i sin primærstruktur, vil således høyst sannsynlig danne stabile ark. Eksempler på slike peptider er K24 og K27, hvis primærstrukturer er vist i Appendiks 2. De er modellert på basis av sekvensen av restene 42-68 fra rottenyrers Isk-kalium-ione-kanal. Disse peptidsekvensene inkluderer det transmembrane sterkt hydrofobe segment (restene 45-67) av Isk. Interaksjoner mellom par av aromatiske sidekjeder eller sidekjeder med motsatte ladninger som tilstøter hverandre eller nabostilte p-kjede-peptider gir særlig effektiv stabilisering av p-ark-strukturen. K24

har fire aromatiske sidekjeder (fenylalaniner) i den midtre del av peptidkjeden så vel som sidekjeder med motsatte ladninger nær peptidkjedens ende. Intermolekylære interaksjoner mellom disse sidekjedene antas å være viktig for dannelsen av stabile P-ark. Vi har faktisk vist at løsningsmidler som inneholder aromatiske grupper, kan konkurrere med inter-aksjonen av aromatiske peptid-sidekjeder og således kan bevirke at andelen av p-ark-strukturen av K24 faller 20-30%. Forlikeligheten mellom p-arkflaten og løsningsmidlet er også vesentlig for gelering i stedet for peptid-utfelling ut fra løsningen. K24 danner således p-ark og gel i løsningsmidler eller blandinger av løsningsmidler med middels polaritet, tilsvarende relative dielektrisitets-konstanter, Er: EV = 24-62.1 løsningsmidler med høyere eller lavere polaritet enn ovennevnte, danner K24 fremdeles P-ark-strukturer som er lite løselige og således kommer ut av løsning eller utfelles og det ikke dannes gel.

For å oppnå vandige gel bør det konstrueres peptider som er mer polare enn for eksempel K24. P-båndene bør for å favorisere gelatering fremfor utfelling, ha passende løselighet i det sterkt polare vandige miljø.

En måte for empirisk modellering av vandige gel-dannende peptider består i å modellere peptider på proteiners vanneksponerte p-ark-domener. For eksempel modelleres SER-1 peptid på det vannløselige P-domenet av leu-lysozymproteinet.

I tillegg kan peptider med en interaksjonssekvens av polare-apolare sidekjeder danne p-bånd med én polar og én apolar side, i og med at disse p-båndene er delvis polare. De kan fremdeles danne vandige gel, for eksempel den vandige gel som dannes av peptid A2 (Appendiks 2).

Inkorporering av ladede sidekjeder i peptidets primærstruktur gjør det mulig å regulere stabiliteten av p-båndet ved endring av pH og således kontrollere gelering ved en pH-bryter. Et eksempel på et slikt peptid er SER-1 (Appendiks 2).

i K24 eller K27 - Peptidsyntese og rensing

Ved peptidsyntesen ble det gjort bruk av den kontinuerlige fluorenylmetoksy-karbonyl-(FMOC) polyamid-fastfasemetode, hvorunder produsentens standardprotokoller for en "MilliGen/Biosearch 9050" peptidsyntesemaskin ble benyttet. PepSyn-KA™

harpiks, prederivatisert med den FMOC-beskyttede C-terminale aminosyre av det ønskede peptid, og på forhånd fremstillede FMOC-aminosyre-pentafluorfenol (Pfp) estere [eller på forhånd dannede dihydroksybenzotriazolestere av FMOC-Ser(tBut) og FMOC-(tBut) hvor sidekjedenes hydroksylgrupper er beskyttet som tertiære butylderivater] ble benyttet i et fire gangers overskudd for å foreta syntesen i 0,1 mmol skala. Koblinger ble kontrollert gjennom et overvåkningssystem basert på motion-fordeling (CDM™) slik at det minst ble oppnådd 99% koblingseffektivitet. Standardbetingelsene for avbeskyttelse ble forlenget til 15 minutter. Etter fullført syntese ble harpiksen grundig vasket med ca. 150 mL porsjoner av t-amylalkohol, iseddik, t-amylalkohol, med påfølgende vask med ca. 300 mL dietyleter. Den vaskede harpiks ble vakuumtørket over natten. Spaltningen fra harpiksen og sidekjede-avbeskyttelse ble oppnådd med reagens K (0,1 mL/mg harpiks) i løpet av 2,5 timer, slik som angitt av King et al., (1990) [se referanse Aggeli et al., ovenfor], bortsett fra at 5% vann ble utelatt og 87,5% vannfri trifluoreddiksyre (TFA) ble benyttet i stedet for 82,5% TFA. Etter spaltingen ble harpiksen frafiltrert og vasket ytterligere med 87,5% TFA. Filtratet ble rotasjonsinndampet ved romtemperatur inntil all TFA var fjernet. Det gel-aktige residuum ble løst i heksafluorisopropanol (HFIP, 2 mL), ekstrudert inn i dietyleter (50 mL) og sentrifugert (mikrofuge, 4.000 rpm., 5 min., 4°C). Pelleten ble vasket seks ganger under resuspendering i frisk dietyleter og sentrifugering, før tørking i vakuum over natten. Peptidet ble løst i HFIP (ca. 1 mL), fortynnet til 100 mL med deionisert vann og frysetørket for oppbevaring. Høyoppløsende <*>H NMR av peptidet løst i <2>H-metanol tydet på at det var fritt for lavmolekylære organiske forurensninger. Peptid-kvantifiseringen ble foretatt ved å benytte bicinkoninsyre, BCA (Smith et al., 1985 - se ovennevnte referanse Aggeli et al) eller ved manuell ninhydrinbestemmelse (Hirs 1967). ;Det ble gjort forsøk på å rense peptidene ved omvendt fase HPLC, men dette støtte på vanskeligheter som følge av deres sterkt ikke-polare karakter. Innledningsvis ble en Cig-harpiks benyttet, men det kunne ikke gjenvinnes noe peptid. Ved bruk av en mindre hydrofob kolonne ( Ca), ble peptidet adsorbert ved å benytte 0,1% TFA i metanol som løsningsmiddel, men elueringen førte til lave peptidutbytter (10%) selv med det beste av de anvendte løsningsmidler (0,1% TFA i propan-2-ol). Som følge av disse dårlige utbyttene ble HPLC ikke ytterligere benyttet ved rensingen. HPLC-elueringsprofilen tydet imidlertid på en enkelt peptidart, og sekvenseringsdataene for peptidet renset ved hjelp av de beskrevne omfattende ekstraksjons- og utfellings-prosedyrer ble vurdert som akseptable. ;SER1 (93) - Syntese og rensing ;P-ark-peptidet ble sammensatt på en Applied Biosystems 430A automatisert peptidsyntesemaskin ved å benytte den base-labile 9-fluorenylmetoksykarbonylgruppen (Fmoc) for beskyttelse av a-aminofunksjonen. Funksjonelle sidekjedegrupper ble beskyttet med t-Bu- (Asp, Ser, Thr, Tyr), trityl- (Asn, Gin) eller Pmc- (Arg) gruppen. Peptidet ble satt sammen på 4-(2\4'-dimetoksyfenyl-Fmoc-aminometyl)fenoksy-harpiksen for å frembringe et peptid med en C-terminal amid-del (ca. 0,4 mmol/g"<1>, 0,5 mmol, anskaffet fra Novabiochem) ved å benytte diisopropylkarbodiimid (DIC/hydroksybenzotriazol- (HOBt) medierte koblinger (2 ekvivalenter av hver aminosyre, DIC og HOBt) som ble gjentatt to ganger for hver rest. Capping" av uomsatte N-terminaler ble foretatt ved å benytte en 1:1-blanding av eddiksyreanhydrid og pyridin i DMF. Fmoc-gruppene ble avspaltet med 20% piperidin i DMF og synteserundene ble modifisert slik at det kunne foretas en spektro-skopisk overvåkning av alikvoter av hver beskyttelsesblanding for å følge syntese-utviklingen. Peptidets N-terminal ble acetylert i syntesemaskinen ved å benytte et fire gangers overskudd av eddiksyreanhydrid og pyridin. Peptid-harpiksen ble behandlet med 85% TF A/5% H20/5% etanditiol/5% tioanisol ved romtemperatur i 1,5 timer. Harpiksen ble deretter frafiltrert og filtratet konsentrert i vakuum og utgnidd med eter for å oppnå det fullstendig avbeskyttede peptidamid. ;Rensing av peptidet ble oppnådd ved omvendt fase HPLC på en Dynamax C8 300A preparativ kolonne (21,4 x 250 mm, 5 um partikkelstørrelse) ved å benytte 0,1% TFA i vann som buffer A og 0,1% TFA i acetonitril som buffer B. En lineær gradient mellom 10% og 30% B i A i løpet av 30 minutter med en strømningshastighet på 20 mL/min. ble benyttet. Det rensede peptid ble analysert ved omvendt fase HPLC på en Dynamax C8 300A analytisk kolonne (4,6 x 250 mm, 5 um partikkelstørrelse, 1 mL/min. strømnings-hastighet) ved å benytte et utvalg av lineære gradienter mellom ovennevnte buffere, og peptidet ble vurdert som >99% rent. Aminosyre-sammensetningen av peptidet ble under-søkt ved aminosyreanalyse og funnet å være i overensstemmelse med den forventede sekvens. En prøve av det rensede peptid ble også analysert på et VGTOF laser desorption time-of-flight massespektrometer i en konsentrasjon på 22 pmol/uL i a-cyano-4-hydroksy-kanelsyre, med en aksellerasjonsspenning på 22 kV. Peptidets forventede molekylmasse er 2366 Da og eksperimentelt ble det fastslått en masse på 2366,1 Da. ;Gelfiltrerings-kromatografi ;Den tilsynelatende molekylmasse av peptidet ble bestemt ved gelfiltrerings-kromatografi ved pH 2,5 og 6,8 ved å benytte en TSK 3000SW kolonne. Molekylmasse-markører benyttet for kalibrering av kolonnen var aprotinin (6,5 kDa), adrenokortikotropt hormon (4,5 kDa), insulin A-kjede (2,5 kDa) og et 22-resters syntetisk peptid av lysozym (restene 61-82) (24,09 Da) som var kjent å være monomert og i det vesentlige ustrukturert under alle anvendte betingelser. Kolonnene ble eluert ved romtemperatur med 40 M natriumfosfat-buffer ved en strømningshastighet på 0,5 mL/min. Peptidene ble påvist gjennom absorpsjon ved 220 og 280 nm. ;K24, K27 og SER-1 - Peptidsekvensanalyse ;Peptidene ble sekvensert ved å benytte både fastfase- og flytende-puls-sekvenseringsteknikk. For fastfase-sekvensering ble peptidet (løst i 1% HFIP/vann) tørket på en Sequelon™ arylamin-membranskive ved 56°C. Kovalent kobling ble oppnådd med l-etyl-3-(3-dimetylaminopropyl)karbodiimid (10 uL, 10 mg/mL) i MES-buffer (pH 5,0), tørket på skivene ved romtemperatur (ca. 30 min.). Det membran-tilkoblede peptid ble underkastet automatisert fastfase Edman-nedbrytning på en MilliGen/Biosearch 6600 Prosequencer. Fenyltiohydantoin-aminosyrer ble påvist (ved 269 nm) ved omvendt fase HPLC (Waters SequeTag™ Cg kolonne) på et Waters 600-system under bruk av en gradient av acetonitril i 30 mM ammoniumacetat, pH 4,8. ;Væske/puls-sekvensering ble foretatt på en Applied Biosystems 477A protein-sekvenseringsmaskin koblet til en Applied Biosystems 120A analysator. TFA-forbehandlede glassfiberskiver ble pre-kondisjonert ved å benytte Biobrene™ (30 uL) som ble tørket på skiveoverflaten før skiven ble utsatt for 3 sekvenseringsrunder. Peptidprøver (i alminnelighet 25 uL alikvoter av 0,1-1 nmol i 1% HFIP/vann) ble tørket under nitrogen på de pre-kondisjonerte skivene. Sekvensering ble foretatt ved å benytte den vedtatte Applied Biosystems metodikk. Hver sats av peptid ble utsatt for noen få runder væske/puls-sekvensering for å fastslå den sannsynlige renhet, ved å benytte 90% korrekte N-terminale rester som minimums-kriteriet for å akseptere peptidet. ;I industriell skala regner vi med at peptidene vil bli fremstillet i biologiske ekspresjonssystemer. Det er for eksempel velkjent å fremstille biologiske peptider som a-interferon, et polypeptid av 150 aminosyrer, ved å isolere det relevante gen, inkorporere genet i et plasmid og uttrykke plasmidet i en bakterievert under kontroll av en promoter av høy effektivitet. Det er kjent at ekspresjonsnivåer på 25% av det totale celleprotein (1 g per liter kultur) er blitt oppnådd. Interferon som er fremstillet på denne måte, er det dominerende polypeptid i cytoplasmatiske inklusjonslegemer, og isoleres gjennom sprengning av cellene og sentrifugering. For oligopeptider, hvilket vil si sekvenser som omfatter ca. 20 aminosyrer, er ekspresjonsnivåene meget lavere og dessuten er de kortere peptidene utsatt for proteolytisk nedbrytning i cellen. For eksempel er ekspresjonsnivåene av det 15 resters peptid somatostatin, angitt til 0,05%. ;Vi vil derfor anta at høye ekspresjonsnivåer kan oppnås ved å utvikle en konstruksjon bestående av flere repetisjoner av det relevante peptid eller peptidblandingen, med hva vi kaller kortere linker-regioner, mellom disse sekvensene, og hvor linker-regionene for eksempel kan være konstruert slik at de koder for metionin eller, alternativt, et proteolytisk spaltningssete slik at peptidene i det førstnevnte tilfelle, så snart polypeptidet er dannet, kan frigjøres ved spaltning av det uttrykte polypeptid med cyanogenbromid i sur løsning, betingelser som er selektive for C-terminal metionin-spaltning, eller i sistnevnte tilfelle, eksponering av polypeptidet for enzym-mediert oppslutning. Vi ser også for oss at det kan være fordelaktig å konstruere en polyhistidin-hale på polypeptidet for å muliggjøre en ett-trinns rensing gjennom affinitetskromatografi. ;p-bånd-struktur ;I organiske løsningsmidler som etanol, metanol og 2-kloretanol, har vi registrert at ovennevnte peptidsekvenser selv-sammensettes til langstrakte, 8 nm brede bånd med en tykkelse på et enkelt molekyl. Eksistensen av disse p-bånd fremgår direkte ved transmisjons-elektronmikroskopi som vist i Figur 2. Båndene synes å være viklet inn i hverandre (i avstander på ca. 0,1 um) og det synes å foreligge meget få frie ender, noe som tyder på at båndene er ganske lange. ;Konformasjonen av peptidkjedene i p-båndene er fastslått gjennom deres FTIR (Fourier transform infrared) spektrum illustrert i Figur 3a. Det fremherskende bånd ved 1625 cm"<1> kjennetegnes av p-bånd-konformasjonen, mens det svake bånd ved 1696 cm"<1> er karakteristisk for p-kjeder i den lav-energetiske antiparallelle anordning. Det fremgår således at peptidene kan eksistere enten i en parallell anordning eller i en antiparallell anordning. ;Den tilsynelatende viskositet påvist ved strømning av løsningen gjennom et rør, ble fastslått å øke hurtig med peptidkonsentrasjonen, idet den gikk over i en faststoff-lignende gel ved 2 mM (tilsvarende 0,005 peptid-volumandel). Merkelig nok ble viskositeten og geleringsoppførselen funnet å være relativt ufølsom for temperaturer opp til 85 °C i 2-kloretanol. ;P-bånd rheologi ;Gelenes rheologiske egenskaper ble undersøkt og resultatene er illustrert i Figur 4a og 4b. ;Det fremgår at elastisitetsmodulen G<*> er en størrelsesorden høyere enn viskositetsmodul G" (Figur 4a).

Frekvens-avhengigheten er relativt svak for begge. Disse resultatene stemmer overens med en løsning av engasjerte eller innfiltrede fleksible polymer-bånd som det elektronmikroskopiske bilde kan tyde på. En annen syntetisk polymer-lignende egenskap som står i motsetning til standard-proteingel, er det store lineære området for stress/skjær-oppførselen. Oppførselen under meget store påkjenninger er imidlertid markant: stress-utviklingen avbrytes plutselig ved en påkjenning på 230% (ved 2,3 s i Figur 4b). De lineære viskoelastiske målingene gir en direkte verdi på 24 nm eller mindre for rute-størrelsen i nettverket. Fra grensespenningsverdien kan en nedre grense på 10 nm tilskrives persistenslengden (den strekning som båndets orientering er randomisert over). Ut fra disse to størrelsene og den kjente konsentrasjon av peptidet, kan vi slutte at båndene er ett molekyl tykke. Ved å forutsette et én-dimensjonalt selv-sammensettende bånd med en assosiasjonsenergi på 30 kT tilsvarende 24 hydrogenbindinger, kan vi anslå en gjennom-snittlig båndlengde på mer enn én meter. Som følge av dette vil relaksasjonstider ved standardmekanismer, så som "reptation", få lengder som ikke kan måles. De gel-lignende egenskapene stammer derfor fra de ekstraordinære lengdene av de fysisk engasjerte eller sammenfiltrede bånd.

Et nytt fenomen ble påvist etter sterk skjær-strøm: en påfølgende kraftig vekst av gel-modulene indikerer en overgang til en langlivet metastabil tilstand. Figur 4c gjengir veksten av både G' og G" inn til mer enn fire ganger deres opprinnelige verdier etter en 10 sekunders skjærspenning med en hastighet på 5 s"<1>. Likevektverdiene ble gjenopprettet etter et ytterligere tidsrom på 13 timer. Vi forbinder dette fenomen med dannelsen og tilhelingen av lokale defekter i de selv-sammensettende polymerbånd.

Den rheologiske oppførsel og konformasjonen påvirkes av peptidets primærstruktur så vel som av nærværet av tilsetninger og løsningsmiddel-endringer.

P-bånd recyklisering

Figur 5 viser hvorledes med-løsningsmidler som HFIP (heksafluorisopropanol) som er et sterkt hydrogen-bindingsdonor-løsningsmiddel, kan utbyttes for å få tilbake den monomere tilstand etter at P-båndet er dannet. Dette åpner muligheter for resirkulering og reprosessering av peptidmolekyler, så vel som reversibel kontroll av p-bånd celle-sammensetning.

Kjemiske brytere

Som nevnt er gelene følsomme for kjemiske utløsere som resulterer i endringer av gel-egenskapene slik at de for eksempel omkobles fra en første flytende tilstand til en geltilstand eller vice versa.

Tilsetning av salt bevirker at nettverket kontraheres og fase-separeres som en mer konsentrert gelfase. Endring av polariteten av løsningsmidlet, dvs. ved at det gjøres mer polart (vann) eller ikke-polart (kloroform), konserverer p-bånd-strukturen, men gel-nettverket destabiliseres og utfelling av peptidet inntrer. I sterke hydrogen-bindingsdonor-løsningsmidler (som heksafluorisopropanol) antar peptidet en a-heliks-konformasjon (Figur 3b) og det inntrer ingen gelering. Løsningsmidler som inneholder aromatiske grupper bevirker destabilisering av P-bånd ved 20-30% og opplivning av gelene. Dette antas å skyldes konkurranse mellom intermolekylære peptidaromatiske sidekjede-interaksjoner og de aromatiske gruppene i løsningsmidlet. Acetylering av N-terminalen og aminering av C-terminalen av det 27-resters peptid resulterer i en preferanse for a-heliks-konformasjonen, og det dannes ikke gel. Det synes som om de fordelaktige interaksjoner mellom P-nanobånd og løsningsmiddel er viktige for gelstabilisering. Ved passende peptid-modellering, kan det fremstilles peptider som vil danne nanobånd og gel i en rekke løsningsmidler, herunder vann. Dette gjelder for eksempel peptider avledet fra Drosophila TOLL-reseptorprotein, fra Alzheimer amyloidpeptidet og fra desmin-filamenter og fra p-domenet av leu-Iysozymet (SER-1).

Kjemiske brytere inkluderer også endringer i pH. For eksempel danner det hydrofile peptid AcNH-Gln-Ala-Thr-Asn-Arg-Asn-Thr-Asp-Gly-Ser-Thr-Asp-Tyr-Gly-Ile-Leu-Gin-Ile-Asn-Ser-Arg-CONH2 (SER-1) en gel ved nøytral og sur pH, mens den går over i en newtonisk fluid ved pH høyere enn 11.

Dessuten kan salt påvirke gelenes tilstand. For eksempel trekker gelen av det hydrofobe peptid NH2-Lys-Leu-Glu-Ala-lÆu-Tyr-Val-Leu-Gly-Phe-Phe-Gly-Phe-Phe-Thr-Leu-Gly-Ile-Met-Leu-Ser-Tyr-Ile-Arg-CCbH (K24) seg sammen etter tilsetning av litiumklorid til et molart forhold på 1 peptid:7 litiumklorid.

Alternativt kan et overflateaktivt middel virke som utløser, idet for eksempel tilsetning av natriumdodecylsulfat (SDS) i NH2-Lys-Leu-Glu-Ala-Leu-Tyr-Ile-Leu-Met-Val-Leu-Gly-Phe-Phe-Gly-Phe-Phe-Thr-Leu-Gly-Ile-Met-Leu-Ser-Tyr-Ile-Arg-C02H (K27) peptidgel i molforholdet: 1 K27:350 SDS, ødelegger gelen.

Dessuten ødelegger løsningsmidler som for eksempel tilsetningen av 50 vol% vann i Bl-gel (se Tabell 1) gelen. Tilsvarende ødelegger tilsetning av 50 vol% 1,1,1,3,3,3-heksafluorpropanol-2 i Bl (se Tabell 1) gelen.

Fysiske brytere

Som nevnt er gelene i henhold til oppfinnelsen følsomme for fysiske utløsere som resulterer i endringer i gel-egenskapene slik at de for eksempel svinger over fra en første gel-lignende tilstand til en andre, stivere, gel-lignende tilstand. Den fysiske utløser omfatter enhver form for agitering, deformasjon eller skjær-påkjenning av gelen.

Gelene har modulverdier som varierer fra 1 Pa til 1000 Pa og kan økes til 2500 Pa og muligens helt opp til 10.000 Pa, selv om sistnevnte høye verdier i alminnelighet bare registreres forbigående etter skjær-strøm. Gelene ifølge oppfinnelsen synes å gi en nesten lineær respons opp til en påkjenning på opp til 200%.

Modul-økningen, opp til ti ganger dens vanlige verdi, ofte i løpet av et tidsrom i størrelsesorden 25 minutter, bevirker at gelen stivner og vil holde seg stiv i lengre tid, for eksempel ca. 10 timer. I dette tidsrom synes gelene å være mer påkjenningsavhengige.

Det er således tydelig at gelen eller de gel-lignende materialer ifølge oppfinnelsen, reagerer både på kjemiske og fysiske brytere, og disse bryterne kan endre gelens rheologiske egenskaper, hvilket kan utnyttes på fordelaktige måter.

Oppfinnelsen vedrører derfor et nytt materiale som har selektivt modulerbare egenskaper.

Claims (25)

1. Materiale, omfattende en pluralitet av selv- sammensatte peptider, karakterisert ved at de selv-sammensatte peptidene er i form av en jS-ark-båndstruktur.

2. Materiale ifølge krav 1, karakterisert ved at det selv-sammensatte jS-arkbåndet er et enkelt molekyl i tykkelse.

3. Materiale ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at en pluralitet av selv-sammensatte /3-arkbånd i en engasjert eller innviklet tilstand for å danne en gel.

4. Materiale ifølge krav 3, karakterisert ved at pluraliteten av selv-sammensatte /3-arkbånd er i en engasjert eller innviklet tilstand for å danne en gel I et oppløsningsmiddel med intermediær polaritet.

5. Materiale ifølge krav 4, karakterisert ved at pluraliteten av selv-sammensatte jS-arkbånd danner en gel i et vandig medium.

6. Materiale ifølge hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at peptidene har mellom 4-40 aminosyreresidier i lengde.

7. Materiale ifølge et hviket som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at en pluralitet av nevnte peptider omfatter aminosyreresidier med hydrofobe syrekjeder.

8. Materiale ifølge krav 7, karakterisert ved at nevnte aminosyreresidier omfatter isoleucin, leucin eller valin.

9. Materialer ifølge et hvilket som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at en pluralitet av nevnte peptider omfatter aminosyreresidier med aromatisk natur.

10. Materiale ifølge krav 8, karakterisert ved at aminosyreresidiene er tyrosin eller fenylalanin.

11. Materiale ifølge et hvilket som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at en pluralitet av nevnte peptider omfatter aminosyreresidier med motsatt ladning.

12. Materiale ifølge krav 11, karakterisert ved at nevnte aminosyreresidier er glutaminsyre og/eller arginin.

13. Materiale ifølge et hvilket som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at en pluralitet av nevnte peptider har en sekvens av aminosyreresidier med alternative polare og upolare side-kjeder.

14. Materiale ifølge et hvilket som helst av kravene 1-13, karakterisert ved at minst noen av nevnte peptider omfatter K27 peptidet.

15. Materiale ifølge et hvilket som helst av kravene 1-13, karakterisert ved at minst noen av nevnte peptider omfatter K24 peptidet.

16. Materiale ifølge et hvilket som helst av kravene 1-13, karakterisert ved at minst noen av nevnte peptider omfatter SER-1 peptidet.

17. Materiale ifølge hvilket som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at det omfatter et hvilket som helst eller flere av peptidene valgt fra aminosyreresidiene 41-60 fra Hen Lysozome; Drosophilia Toll TL-Lrrl ;Lys

0-21 aminosyre residier 41-61 fra Hen Lysozom; K24; K27; K27B og K27 L19C.

18. Materiale ifølge kravene 1 eller 3, karakterisert ved at det reologiske egenskaper kan forandres ved eksponering for fysiske utløsere, valgt fra agitasjon, deformering og skjæring; og/eller kjemiske utløsere valgt fra pH, sterk hydrogen-binding-donorløsninsmiddel, anvendelse av salt, forandring av polariteten til løsningsmidlet, anvendelse av et løsningsmiddel inneholdende aromatiske grupper og overflateaktive midler.

19. Materiale ifølge krav 4, karakterisert ved at forandringen i reologiske egenskaper er reversibel.

20. Materiale ifølge kravene 1 eller 3, karakterisert ved at materiale er resykliserbar, biokompatibelt og/eller biodegraderbart.

21. Materiale ifølge kravene 1 eller 3, karakterisert ved at materiale er egnet for anvendelse i oljeindustrien.

22. Materiale ifølge krav 21, karakterisert ved at materiale er egnet for anvendelse i brønnkonstruksjon eller reservoir stimulering.

23. Materiale ifølge krav 22, karakterisert ved at materiale er egnet for anvendelse i brønnboring eller fullføring, eller reservoirbrytning eller vannkontroll.

24. Materiale ifølge kravene 1 eller 3, karakterisert ved at materiale er egnet for anvendelse ved kontrollert levering av funksjonelle ingredienser.

25. Materiale ifølge krav 24, karakterisert ved at materiale blir anvendt i et medikamentleveringssystem.