Formulações dermatocosméticas: da actualidade aos desafios futuros

A pele é o maior órgão do ser humano, separando o meio interno das agressões exteriores. Os cuidados a ter com a pele e os produtos destinados a esse fim fazem cada vez mais parte do quotidiano da maioria das pessoas. A importância que os cosméticos têm hoje em dia é inegável. Este é um mercado crescente sobretudo na área de produtos que visam cuidar da pele, não só apostando na manutenção e recuperação de uma pele saudável e com boa aparência, como na prevenção de possíveis alterações a que a pele está sujeita. Nos últimos anos, novos conceitos foram surgindo, como é o caso dos produtos dermatocosméticos. Muitas substâncias sejam de origem natural ou sintética, são investigadas e testadas como ingredientes activos. Nesta dissertação são abordados diferentes aspectos introdutórios, tais como a origem da dermatocosmética – diferenças entre cosmético e dermatocosmético – classificação desses mesmos produtos, respectivos mecanismos de acção, locais de aplicação, tipos de formulações e perspectivas futuras. Esta abordagem do tema tem como principal objectivo facilitar a compreensão sobre alguns aspectos específicos como conhecer alguns dos ingredientes que são actualmente usados em produtos dermatocosméticos.

A laicidade do estado brasileiro e os feriados nacionais

A laicidade do Estado brasileiro, presente desde a primeira Constituição republicana, sofreu variações em sua práxis ao longo da história. A relação entre Igreja e Estado nunca foi de total separação no Brasil e um dos fatores responsáveis por isso é a religiosidade popular, com um sincretismo pouco visto em outras nações do mundo. Diante disso e da tradição cristã católica, imiscuída no povo brasileiro desde os primórdios de sua colonização, fizeram com que feriados de cunho religioso permanecessem no calendário oficial do país, a despeito de ser um Estado laico. As razões que levaram a isso só podem ser compreendidas com uma análise da evolução do conceito de laicidade nos textos constitucionais do Brasil independente e da influência dos costumes no ordenamento jurídico pátrio.

Análise da variabilidade imunológica e da expressão dos genes FREPs entre as espécies Biomphalaria glabrata e B. straminea com diferentes perfis de suscetibilidade ao parasito Schistosoma mansoni

Algumas espécies do gênero Biomphalaria se apresentam como potenciais hospedeiras ao parasito Schistosoma mansoni, estando a suscetibilidade a este parasito, neste gênero, ligada ao sistema interno de defesa de cada espécie de Biomphalaria. Um dos componentes importantes no sistema imune de invertebrados é a enzima fenoloxidase, que ainda apresenta muitos aspectos desconhecidos no sistema de defesa do gênero Biomphalaria. Foi relatado também que os genes de proteínas relacionadas ao fibrinogênio (FREPs) possuem importância na resposta imune de Biomphalaria glabrata, entre esses, as subfamílias dos FREPs 3 e 4 são diferencialmente expressas em linhagens susceptíveis e resistentes frente a infecção com trematódeos. No entanto os trabalhos existentes em sua maioria estudam a espécie Biomphalaria glabrata, excluindo a espécie Biomphalaria straminea, amplamente distribuída no Brasil e principal responsável pela disseminação da esquistossomose. Tendo em vista a falta de conhecimento sobre a resposta imune destes moluscos hospedeiros, principalmente em relação à expressão de genes imune relevantes e ao tipo de resposta, o presente trabalho se propôs a estudar a variação do número de hemócitos, da produção de fenoloxidase e da expressão dos genes dos FREP 3 e FREP 4 envolvidos com a ligação a antígenos de trematódeos, nas espécies Biomphalaria glabrata, Biomphalaria straminea pós-infecção com S. mansoni, bem como em caramujos pré-expostos a antígenos de S. mansoni. Para isso, os caramujos de cada espécie foram divididos em 2 grupos: pré-expostos e não expostos a antígenos de S. mansoni. Esses grupos foram divididos em sadios e infectados com a cepa LE de S. mansoni. Em B. glabrata não houve alteração no número de hemócitos, porém B. straminea mostrou uma queda após duas horas de infecção. A atividade da fenoloxidase variou após a sensibilização na espécie menos susceptível (B. straminea) e não variou em B. glabrata, também foi identificado que os hemócitos produtores da fenoloxidase são os granulócitos e hialinócitos. Quanto à expressão dos genes, o FREP 3 e 4 apresentaram níveis basais de expressão aumentados após a sensibilização, com perfil de expressão diferente entre as espécies estudadas. Esses resultados confirmam que a resposta imune varia em diversos aspectos entre as espécies do gênero Biomphalaria, e que nas espécies estudadas a enzima fenoloxidase não parece ter o mesmo papel que no sistema de defesa de insetos, diferindo apenas após a sensibilização, que tem influência na expressão dos genes imuno relevantes do FREPs

Avaliação da α-glicosidase Cqm1 de Culex quinquefasciatus e o impacto de suas mutações na fisiologia de larvas

Lysinibacillus sphaericus (Lsp) é uma bactéria entomopatógena que produz a toxina Bináriav(Bin) com atividade larvicida para culicídeos. A sua ação em Culex quinquefasciatus depende da ligação da toxina Bin à α-glicosidase (Aglu) Cqm1, que atua como receptor no epitélio intestinal de larvas. Na colônia R2362, foram caracterizados dois alelos de resistência ao Lsp: cqm1REC e cqm1REC-2, cujas mutações impedem a expressão da Aglu Cqm1. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade catalítica da Cqm1 e comparar a atividade α-glicosidase e o desenvolvimento pré-imaginal de larvas de indivíduos susceptíveis (S) e resistentes (R) para cada alelo. Para isto, foram avaliados os seguintes parâmetros: atividade catalítica da Cqm1 recombinante; padrão de transcrição de outras Aglus parálogas à Cqm1; atividade de Aglus nativas em larvas; sobrevivência de indivíduos frente a diferentes dietas. A Aglu Cqm1 mostrou atividade enzimática ótima à 37o C, pH 7,5-8,0 e utilizando o substrato sintético pNαG. A atividade α-glicosidase total em larvas S e R foi similar, apesar da ausência de expressão da Cqm1 nas larvas R. A investigação in silico revelou 18 proteínas parálogas à Cqm1 e, dentre 11 investigadas, nove são expressas em larvas S e R. A análise quantitativa de três parálogas demonstrou que duas tem um padrão de transcrição mais elevado em larvas resistentes, sugerindo a existência de um mecanismo de compensação de expressão de α-glicosidases. O desenvolvimento pré-imaginal de larvas S foi decrescente nas seguintes dietas: ração de gatos, ração de peixes, leite desnatado, extrato de levedura e sacarose. De uma forma global, a taxa de sobrevivência de larvas R foi inferior à S em todas as dietas testadas. Os dados obtidos mostram que as mutações ligadas aos alelos cqm1REC e cqm1REC-2 não parecem impactar a atividade Aglu nas larvas e que o custo biológico observado poderia estar relacionado a outros genes e vias metabólicas.

Caracterização da resposta imunológica de Aedes aegypti e Culex quinquefasciatus à infecção pelo sorotipo 1 do Dengue vírus

Os insetos podem atuar como pragas agrícolas e vetores de patógenos causadores de doenças ao homem e outros animais. Investigações a respeito do sistema imunológico de Ae. aegypti e Cx. quinquefasciatus poderão contribuir para o desenvolvimento de métodos de controle das doenças veiculadas por estes insetos, principalmente a dengue, enfermidade causadora de sério problema de saúde pública no mundo. Apesar de Ae. aegypti ser a única espécie vetora confirmada na transmissão do vírus Dengue no Brasil, considera-se também importante um melhor entendimento dos mecanismos imunológicos de Cx. quinquefasciatus tido como refratário ao vírus. Neste estudo foram utilizadas linhagens de Ae. aegypti e Cx. quinquefasciatus mantidas no Insetário do Departamento de Entomologia do CPqAM/FIOCRUZ. Três grupos experimentais de fêmeas com 10 dias de idade foram formados para cada espécie. Grupo I, composto por fêmeas alimentadas com solução sacarose (10 por cento); grupo II, fêmeas alimentadas com sangue limpo e grupo III, fêmeas alimentadas com sangue infectado com o sorotipo DENV-1. De cada grupo foram obtidos hemolinfa, glândula salivar, intestino médio e corpo gorduroso para avaliação da expressão dos antimicrobianos defensina e transferrina. Essa avaliação foi realizada através de PCR em Tempo Real utilizando o kit QuantiFast SYBR Green - One-Step qRT-PCR. A avaliação da hemodinâmica foi realizada utilizando 10 microlitros de hemolinfa de cada grupo, através da contagem das células em câmara de Neubauer. Nossos resultados demonstraram que o Cx. quinquefasciatus tem um maior aumento da expressão de defensina e um maior número total de hemócitos quando infectados com DENV-1 em relação ao Ae. aegypti e a transferrina teve sua expressão alterada somente no Ae. aegypti. Em ambas as espécies estudadas, apenas a alimentação sanguínea não interfere na produção de hemócitos ou quanto na indução de defensina e transferrina. Esses dados sugerem que fêmeas de Cx. quinquefasciatus parecem apresentar uma resposta imune celular e humoral mais intensa do que Ae. aegypti quando infectados com DENV-1

Tratamento intralesional da leishmaniose cutânea com antimoniato de meglumina no Instituto de Pesquisa Clínica Evandro Chagas, Fiocruz, Rio de Janeiro (2002 a julho 2011)

A leishmaniose tegumentar americana é uma doença que acomete a pele e as mucosas das vias aerodigestivas superiores. Os antimoniais pentavalentes vêm sendo empregados há muitas décadas como fármacos de primeira linha para o seu tratamento. Pacientes com poucas lesões cutâneas, com impossibilidade de receber medicação parenteral regular ou com sinais de toxicidade importante ao antimonial por via sistêmica, podem ser submetidos ao tratamento intralesional com antimoniato de meglumina. Objetivos: descrever a eficácia e a segurança do antimoniato de meglumina administrado por via intralesional, para o tratamento da leishmaniose cutânea. Método: Foi realizado um estudo descritivo, retrospectivo, tipo série de casos, de pacientes atendidos no Laboratório de Vigilância em Leishmanioses do Instituto de Pesquisa Clínica Evandro Chagas \2013 FIOCRUZ, de 2002 até julho de 2011, que tivessem sido tratados para leishmaniose cutânea com aplicação intralesional de antimoniato de meglumina, após tratamento sistêmico com o mesmo fármaco Além disso, relatamos dois casos especiais de pacientes tratados com antimoniato de meglumina intralesional: o primeiro, de um paciente que apresentou resistência ao antimoniato de meglumina sistêmico e intralesional, não tolerou anfotericina B e respondeu apenas à pentamidina. O outro, de paciente com eczema generalizado após antimoniato de meglumina sistêmico e que desenvolveu eczema bolhoso em local de aplicação intralesional do mesmo fármaco. Resultados: Pacientes com leishmaniose cutânea apresentaram boa resposta terapêutica ao antimoniato de meglumina administrado por via intralesional com um mínimo de efeitos adversos, geralmente sem necessidade de mudar o fármaco para outros de mais difícil administração e alto custo, e sem desenvolvimento de lesões mucosas. Medicamentos de segunda ou terceira escolha são eficazes, na ausência de resposta prévia ao antimoniato de meglumina sistêmico e intralesional. A via intralesional deve ser evitada em caso de farmacodermia ao antimoniato de meglumina sistêmico

Caracterização clínico-epidemiológica do dengue grave em crianças e adolescentesRio de Janeiro, 2007-2008

Em 2007-2008, o Rio de Janeiro viveu uma epidemia de dengue com 80.404 notificações, com 109 óbitos, 42% em < 15 anos. Objetivos: 1. Descrever a distribuição espacial e o perfil clínico-epidemiológico da epidemia de dengue por faixa etária no município do Rio de Janeiro. 2. Avaliar os fatores clínicos e laboratoriais preditivos de dengue grave em uma coorte de crianças internadas. Métodos: Esta tese foi formatada com dois artigos: 1) Distribuição espacial e caracterização clínico-epidemiológico do dengue no município do Rio de Janeiro; 2) Sinais clínicos e laboratoriais associados ao dengue grave em crianças hospitalizadas. Artigo 1: estudo ecológico com base no Sistema de Informação de Agravos de Notificação do município do Rio de Janeiro (2007-2008). Foram incluídos todos os casos de dengue confirmados pelo critério clínico-laboratorial dos residentes do município do Rio de Janeiro. Foram descritas as variáveis sócio demográficas e clínicas (classificação do caso, hospitalização e evolução) segundo a idade. Foi utilizado o critério de classificação de caso do Ministério da Saúde de 2005 (febre do dengue, dengue com complicações e febre hemorrágica do dengue - FHD). Autocorrelação espacial das taxas de incidência, mortalidade e letalidade foi verificada pelos índices de Moran e de Geary Artigo 2: coorte retrospectiva das hospitalizações por dengue (até 18 anos) em uma unidade de referência (2007-2008). Dengue grave foi definido pelo uso de terapia de suporte avançado de vida ou óbito. Diferenças de medianas e de proporções foram avaliadas, respectivamente, pelo teste de Mann-Whitney e pelo exato de Fisher (p<0,05). Foram calculados os parâmetros de acurácia dos sinais e sintomas. Resultados: Artigo 1: De 159887 notificações, 151527 eram residentes do município do Rio de Janeiro, 38.808 preencheram os critérios de inclusão. Destes, 8897 (22,9%) tiveram complicações e 1051 (2,7%) FHD; 16.436 (42,4%) eram < 18 anos e 15.288 (39,4%) foram confirmados laboratorialmente. A letalidade foi maior em lactentes (1,4%) e nos casos de FHD (7,7%). Extravasamento plasmático foi mais comum de 2 a 11 anos. Houve autocorrelação espacial global quanto à mortalidade e letalidade e autocorrelação local para os três índices (p<0,05). Artigo 2: De 145 pacientes, 53,1% eram do sexo feminino, com mediana de idade de 8,7 anos (IIQ=7,2-11,5); 15,9% evoluíram para gravidade A duração da febre em dias foi menor no grupo grave (G: Mediana Md=3,0, IIQ= 2,0\20134,5; NG: Md=4,0, IIQ=3,0\20135,0; p=0.062). Letargia, irritabilidade, sangramento, dispneia, ausculta pulmonar alterada, derrame pleural, distensão abdominal e edema foram associados à evolução para gravidade (p<0,05). Níveis de hematócrito (p=008) e de albumina sérica (p<0,001) foram menores nos graves. Letargia apresentou Valor Preditivo Negativo (VPN) > 90%, com Valor Preditivo Positivo (VPP) de 80%. As demais variáveis com p-valor <0,05 apresentaram VPN próximo ou > 90%, com baixo VPP. Conclusão: Apesar da incidência de FHD ter sido maior entre escolares, os lactentes tiveram maior letalidade. Extravasamento plasmático foi mais frequente em escolares e pré-escolares. Sangramento, sonolência e irritabilidade na admissão hospitalar associaram-se à gravidade e o derrame cavitário obteve maior acurácia do que a hemoconcentração como sinal de extravasamento plasmático

Estudo clínico-molecular na Leishmaniose mucocutânea diagnóstico e rastreamento de subpopulações de Leishmania (Viannia) braziliensis nos níveis inter e intrapacientes

O presente estudo teve como principal objetivo avaliar a diversidade genética de Leishmania (Viannia) braziliensis nos níveis inter e intrapacientes, diretamente em lesões cutâneas e mucosas de indivíduos com leishmanioses mucocutânea (LMC), disseminada (LD) e mucosa (LM), incluindo indivíduos coinfectados pelo vírus da imunodeficiência humana (HIV). Um total de 61 amostras procedentes de 38 pacientes foi analisado pelas técnicas da reação em cadeia da polimerase (PCR), da reação em cadeia da polimerase com primer único em condições de baixa estringência (LSSP-PCR) e da análise fenética, tendo como alvo molecular a região variável do minicírculo do DNA do cinetoplasto (kDNA). Neste estudo, predominaram indivíduos do sexo masculino e com acometimento mucoso nasal. A presença de DNA do parasita foi evidenciada pela banda diagnóstica de 750 pb, em todas as amostras analisadas, possibilitando o diagnóstico específico. Na investigação do perfil genotípico de subpopulações de L. (V.) braziliensis, através da LSSP-PCR, foi revelado o polimorfismo genético intrafragmento traduzido como uma assinatura do kDNA do parasito para cada amostra. Assinaturas de kDNAs similares em amostras de paciente coletadas ao mesmo tempo (mucosa oral e nasal), e a divergência nos perfis genéticos em amostras coletadas em tempos diferentes na mesma localização (mucosa nasal) sugerem a clonalidade do inóculo inicial, como consequência da estrutura populacional clonal de Leishmania No estudo da variabilidade genética de L. (V.) braziliensis nos níveis inter e intrapacientes foram evidenciadas similaridades genotípicas entre as amostras de lesões cutânea e mucosa intrapacientes. As análises fenética e estatística possibilitaram afirmar que a diversidade genética no nível intrapacientes é menor do que a observada entre os pacientes. Nenhuma associação pode ser observada entre os perfis genéticos de L. (V.) braziliensis e as formas clínicas da doença (LM, LMC, LD), e nem em relação à localização da lesão cutânea ou mucosa (nasal ou oral). O polimorfismo genético de L. (V.) braziliensis também foi evidenciado nos pacientes coinfectados pelo HIV, cuja análise fenética reuniu os perfis genéticos em dois grupos distintos, os quais discriminaram entre as amostras obtidas de pacientes com coinfecção Leishmania/ HIV daquelas obtidas de pacientes não coinfectados. A discriminação de perfis genéticos diferenciados de L. (V.) braziliensis em pacientes coinfectados pelo HIV sugere que a imunossupressão tem impacto na estrutura populacional do parasita. Os nossos resultados corroboram a complexidade genética existente nos parasitos do gênero Leishmania, reforçando a diversidade na dinâmica populacional e na plasticidade genética de L. (V.) braziliensis

Self-assembly and bioactivity of a polymer/peptide conjugate containing the RGD cell adhesion motif and PEG

The self-assembly and bioactivity of the peptide–polymer conjugate DGRFFF–PEG3000 containing the RGD cell adhesion motif has been examined, in aqueous solution. The conjugate is designed to be amphiphilic by incorporation of three hydrophobic phenylalanine residues as well as the RGD unit and a short poly(ethylene glycol) (PEG) chain of molar mass 3000 kg mol-1. Above a critical aggregation concentration, determined by fluorescence measurements, signals of b-sheet structure are revealed by spectroscopic measurements, as well as X-ray diffraction. At high concentration, a self-assembled fibril nanostructure is revealed by electron microscopy. The fibrils are observed despite PEG crystallization which occurs on drying. This suggests that DGRFFF has an aggregation tendency that is sufficiently strong not to be prevented by PEG crystallization. The adhesion, viability and proliferation of human corneal fibroblasts was examined for films of the conjugate on tissue culture plates (TCPs) as well as low attachment plates. On TCP, DGRFFF–PEG3000 films prepared at sufficiently low concentration are viable, and cell proliferation is observed. However, on low attachment surfaces, neither cell adhesion nor proliferation was observed, indicating that the RGD motif was not available to enhance cell adhesion. This was ascribed to the core–shell architecture of the self-assembled fibrils with a peptide core surrounded by a PEG shell which hinders access to the RGD unit.

Bioactive films produced from self-assembling peptide amphiphiles as versatile substrates for tuning cell adhesion and tissue architecture in serum-free conditions

The development of versatile bioactive surfaces able to emulate in vivo conditions is of enormous importance to the future of cell and tissue therapy. Tuning cell behaviour on two-dimensional surfaces so that the cells perform as if they were in a natural three-dimensional tissue represents a significant challenge, but one that must be met if the early promise of cell and tissue therapy is to be fully realised. Due to the inherent complexities involved in the manufacture of biomimetic three-dimensional substrates, the scaling up of engineered tissue-based therapies may be simpler if based upon proven two-dimensional culture systems. In this work, we developed new coating materials composed of the self-assembling peptide amphiphiles (PAs) C16G3RGD (RGD) and C16G3RGDS (RGDS) shown to control cell adhesion and tissue architecture while avoiding the use of serum. When mixed with the C16ETTES diluent PA at 13 : 87 (mol mol-1) ratio at 1.25 times 10-3 M, the bioactive {PAs} were shown to support optimal adhesion, maximal proliferation, and prolonged viability of human corneal stromal fibroblasts ({hCSFs)}, while improving the cell phenotype. These {PAs} also provided stable adhesive coatings on highly-hydrophobic surfaces composed of striated polytetrafluoroethylene ({PTFE)}, significantly enhancing proliferation of aligned cells and increasing the complexity of the produced tissue. The thickness and structure of this highly-organised tissue were similar to those observed in vivo, comprising aligned newly-deposited extracellular matrix. As such, the developed coatings can constitute a versatile biomaterial for applications in cell biology, tissue engineering, and regenerative medicine requiring serum-free conditions.

The effects of retinoic acid on human corneal stromal keratocytes cultured in vitro under serum-free conditions

Purpose: Retinoic acid (RA) is a metabolite of vitamin A that plays a fundamental role in the development and function of the human eye. The purpose of this study was to investigate the effects of RA on the phenotype of corneal stromal keratocytes maintained in vitro for extended periods under serum-free conditions. Methods: Keratocytes isolated from human corneas were cultured up to 21 days in serum-free media supplemented with RA or DMSO vehicle. The effects of RA and of its removal after treatment on cell proliferation and morphology were evaluated. In addition, the expression of keratocyte markers was quantified at the transcriptional and protein levels by quantitative PCR and immunoblotting or ELISA, respectively. Furthermore, the effects of RA on keratocyte migration were tested using scratch assays. Results: Keratocytes cultured with RA up to 10×10-6 M showed enhanced proliferation and stratification, and reduced mobility. RA also promoted the expression of keratocyte-characteristic proteoglycans such as keratocan, lumican, and decorin, and increased the amounts of collagen type-I in culture while significantly reducing the expression of matrix metalloproteases 1, 3, and 9. RA effects were reversible, and cell phenotype reverted to that of control after removal of RA from media. Conclusions: RA was shown to control the phenotype of human corneal keratocytes cultured in vitro by regulating cell behaviour and extracellular matrix composition. These findings contribute to our understanding of corneal stromal biology in health and disease, and may prove useful in optimizing keratocyte cultures for applications in tissue engineering, cell biology, and medicine.

New RGD-peptide amphiphile mixtures containing a negatively charged diluent

Here, we studied the self-assembly of two peptide amphiphiles, C16-Gly-Gly-Gly-Arg-Gly- Asp (PA 1: C16-GGG-RGD) and C16-Gly-Gly-Gly-Arg-Gly-Asp-Ser (PA 2: C16-GGG-RGDS).We showed that PA 1 and PA 2 self-assemble into nanotapes with an internal bilayer structure. C16 chains were highly interdigitated within the nanotape cores, while the peptide blocks formed water-exposed b-sheets too. PA 1 nanotapes were characterized by one spacing distribution, corresponding to a more regular internal structure than that of PA 2 nanotapes, which presented two different spacing distributions. We showed that it is possible to obtain homogeneous nanotapes in water by co-assembling PA 1 or PA 2 with the negatively charged diluent C16-Glu-Thr-Thr-Glu- Ser (PA 3: C16-ETTES). The homogeneous tapes formed by PA 1–PA 3 or PA 2–PA 3 mixtures presented a structure similar to that observed for the corresponding pure PA 1 or PA 2 nanotapes. The mixed nanotapes, which were able to form a stabilized matrix containing homogeneously distributed cell adhesive RGD groups, represent promising materials for designing new cell adhesion substrates.

Alanine-rich amphiphilic peptide containing the RGD cell adhesion motif: a coating material for human fibroblast attachment and culture

We studied the self-assembly of peptide A6RGD (A: alanine, R: arginine, G: glycine, D: aspartic acid) in water, and the use of A6RGD substrates as coatings to promote the attachment of human cornea stromal fibroblasts (hCSFs). The self-assembled motif of A6RGD was shown to depend on the peptide concentration in water, where both vesicle and fibril formation were observed. Oligomers were detected for 0.7 wt% A6RGD, which evolved into short peptide fibres at 1.0 wt% A6RGD, while a co-existence of vesicles and long peptide fibres was revealed for 2–15 wt% A6RGD. A6RGD vesicle walls were shown to have a multilayer structure built out of highly interdigitated A6 units, while A6RGD fibres were based on β-sheet assemblies. Changes in the self-assembly motif with concentration were reflected in the cell culture assay results. Films dried from 0.1–1.0 wt% A6RGD solutions allowed hCSFs to attach and significantly enhanced cell proliferation relative to the control. In contrast, films dried from 2.5 wt% A6RGD solutions were toxic to hCSFs.

Influence of elastase on alanine-rich peptide hydrogels

The self-assembly of the alanine-rich amphiphilic peptides Lys(Ala)6Lys (KA6K) and Lys(Ala)6Glu (KA6E)with homotelechelic or heterotelechelic charged termini respectively has been investigated in aqueous solution. These peptides contain hexa-alanine sequences designed to serve as substrates for the enzyme elastase. Electrostatic repulsion of the lysine termini in KA6K prevents self-assembly, whereas in contrast KA6E is observed, through electron microscopy, to form tape-like fibrils, which based on X-ray scattering contain layers of thickness equal to the molecular length. The alanine residues enable efficient packing of the side-chains in a beta-sheet structure, as revealed by circular dichroism, FTIR and X-ray diffraction experiments. In buffer, KA6E is able to form hydrogels at sufficiently high concentration. These were used as substrates for elastase, and enzyme-induced de-gelation was observed due to the disruption of the beta-sheet fibrillar network. We propose that hydrogels of the simple designed amphiphilic peptide KA6E may serve as model substrates for elastase and this could ultimately lead to applications in biomedicine and regenerative medicine.