Untersuchungen zur Selbstassemblierung zyklischer Dipeptide

Abstract

Die Fähigkeit Phe-beinhaltender Diketopiperazine (DKPs) zur Selbstassemblierung in Wasser wurde ausführlich untersucht. Trotz der einfachen Struktur und des geringen Molekulargewichts der DKPs konnten eine beachtliche Stabilität sowie selbstheilende Eigenschaften der resultierenden Hydrogele nachgewiesen werden. Es lässt sich hervorheben, dass es sich bei dem vorgestellten DKP Cyclo[Gly-L-Phe] (204,23 g/mol) um den niedermolekularsten Hydrogelator auf Peptid-Basis handelt, der bisher beschrieben wurde. Weiterhin konnte die Coassemblierung von zwei verschiedenen Phe-beinhaltenden DKPs zu Hydrogelen mit veränderten Materialeigenschaften nachgewiesen werden. Neben der erhöhten Stabilität eines gemischten Hydrogels gegenüber sauren und basischen Bedingungen konnte eine signifikant verbesserte Regenerationsfähigkeit beobachtet werden. Zudem wurde die verzögerte Freisetzung von physikalisch eingeschlossenen Wirkstoffen für eine potentielle biomedizinische Anwendung erfolgreich untersucht. Mit coassemblierten Hydrogelen aus einem Cys-beinhaltenden und einem His-beinhaltenden konnte ein kooperativer Effekt der funktionellen Gruppen nachgewiesen werden. Die veränderte Reaktivität durch einen kooperativen Effekt der HisH+ Cys- Paare wurde durch die Untersuchung der Reaktionskinetik einer Modellreaktion bestätigt. Weiterhin konnten durch das Mischen von Phe- mit Leu-basierten DKPs CH-π-Wechselwirkungen ermöglicht werden, welche für eine hoch geordnete Coassemblierung in den Hydrogelen genutzt werden konnte. Die alternierende Anordnung der DKPs in den coassemblierten Hydrogelen wurde durch eine gesteigerte katalytische Effizienz nachgewiesen. Durch das Mischen von zwei einfachen DKPs konnten schließlich Hydrogele mit einer enzymmimetischen Aktivität erhalten werden, deren Aufbau auf dem gezielten Einsatz von CH-π-Wechselwirkungen basiert.