Self-assembly of peptide nanofibers and their mechanical properties

Abstract

Peptit nanofiberler değişik çalışma alanlarındaki çok yönlü, uyarlanabilir ve fonksiyonel özellikleri ile dikkat çekmektedir. Peptit ve peptit amfifil moleküllerinin kendiliğinden düzenlenme mekanizması genellikle hidrofobik, elektrostatik ve metal-ligand etkileşimleri gibi kovalent olmayan etkileşimlere dayanmaktadır. Bu tezde peptit amfifil moleküllerinin diğer hidrofobik moleküller ile etkileşimi ve pH değişimin kendiliğinden düzenlenme mekanizmasına etkisi incelenmiştir. Çinko ftalosiyanin molekülü peptit amfifillerin etrafını sarması ile kaplanan hidrofobik molekül olarak kullanılmıştır. Peptit amfifiller molekülün etrafını sararak molekülün organik çözücü yerine suda çözünmesini sağlamıştır. Peptit amfifillerin yüklerinin nötrlenmesi pH değişimi ile sağlanarak nanofiber oluşumu gerçekleştirilmiştir. Nanofiber oluşumu çinko ftalosiyanin molekülünün kapsül içinde kalmasını ve organize olmasını sağladı. Kendiliğinden düzenlenme derecesi çinko ftalosiyanin molekülünün doğrusal olmayan optik özelliklerini belirledi. Bunun yanında ftalosiyanin içeren peptit nanofiberlerin morfolojik, mekanik ve spektroskopik özellikleri geçirmeli elektron mikroskobu, taramalı elektron mikroskobu, salınımlı reoloji, ultraviyole-görünür ışık soğurma, floresans ışıma ve dairesel dikroizm spektroskopi ile karakterize edilmiştir.Peptit ve peptit amfifil hidrojellerinin ve nanofiberlerinin mekanik özellikleri bu malzemelerin değişik alanlarda uygulanabilirliğinin belirlenmesinde elzem bir yere sahiptir. Özellikle peptit amfifil ve peptit molekülleri rejeneratif tıpta büyük ölçüde kullanılmaktadır ve ekstraselüler matriksin sertliği hücre davranışı üzerinde önemli rol sahibidir. Bu tezde peptit ve peptit amfifil jellerinin elastik özellikleri reoloji ile karakterize edilmiştir. Peptit jellerin genel mekanik özelliklerinin belirlenmesinin yanında peptit nanofiberlerinin yapışma ve sertlik özellikleri atomik kuvvet mikroskobu ile ölçülmüştür.

Peptide nanofibers have been drawing attention because of their versatile, tailorable and functional properties in various research areas. The self-assembly mechanism of peptides and peptide amphiphile molecules is generally based on noncovalent interactions like hydrophobic, electrostatic and metal-ligand interactions. This thesis investigated hydrophobic interaction of peptide amphiphiles (PAs) with other hydrophobic molecules and effect of pH change on self-assembly mechanism. The zinc phthalocyanine molecule was used as a hydrophobic probe to be encapsulated by peptide amphiphile molecules, which help to dissolve the molecule in water instead of an organic solvent. Charge neutralization of PAs by pH change led to nanofiber formation, which resulted in encapsulation and organization of zinc phthalocyanine molecules. The degree of self-assembly by pH change determined non-linear optical properties of zinc phthalocyanine molecule. Besides, morphological, mechanical and spectroscopic properties of phthalocyanine containing peptide nano ? bers were characterized by TEM, SEM, oscillatory rheology, UV-Vis, ? uorescence and circular dichroism spectroscopy.The mechanical properties of peptide and PA hydrogels and nanofibers have an essential place to determine applicability in different areas. Especially, PA and peptide molecules were widely used in regenerative medicine and the stiffness of the extracellular matrix has a significant role on cellular behavior. In this thesis, viscoelastic properties of the peptide and PA gels were studied by oscillatory rheology. In addition to characterization of bulk mechanical properties of peptide gels, adhesion and stiffness of peptide nanofibers were determined by Atomic Force Microscopy.