Self-assembling nanosystems based on elastin-like recombinamers and antimicrobial peptides for biomedical applications

Abstract

Aumentar el conocimiento de la naturaleza y sus componentes alimenta nuestra capacidad para el desarrollo de biomateriales funcionales y viceversa. Comprender las funciones de las proteínas, la macromolécula más abundante de las células, y sus características estructurales es esencial para producir biomateriales avanzados para aplicaciones biomédicas. En este sentido, la aparición de la tecnología del ADN recombinante proporciona un método sostenible para la producción de proteínas naturales, pero, además para diseñar nuevos materiales proteicos, entre ellos los que destacan los polímeros proteicos recombinantes. Los polímeros proteicos recombinantes o recombinámeros, son polipéptidos diseñados genéticamente basados en motivos presentes en proteínas estructurales, como el colágeno, la fibroína de la seda de gusano o la resilina, entre ellos, destacan aquellos derivados de la elastina de mamífero o recombinámeros tipo elastina (“elastin-like recombinamers”, ELRs, en inglés). Los ELRs son polipéptidos basados en la repetición del pentapéptido Val-Pro-Gly-X-Gly, presente en los dominios hidrofóbicos de la tropoelastina y de este modo, mimetizan sus propiedades estructurales y biológicas, como su desorden intrínseco a nivel estructural, su transición de fase dependiente de temperatura o sus excelentes propiedades mecánicas entre otros. Todo ello junto a su composición polímerica y extrema versatilidad, los convierten en perfectos candidatos para el estudio de procesos biológicos y la fabricación de materiales ‘a medida’ para su uso en aplicaciones biomédicas como la ingeniería de tejidos o la liberación de fármacos o péptidos bioactivos. Por todo ello, esta Tesis tiene como objetivo el diseño, la producción y el procesado de ELRs, focalizados en su aplicación biomédica como nanosistemas autoensamblados y recubrimientos antimicrobianos. Para ello, estudiaremos distintos diseños modulares empleando ELRs y péptidos antimicrobianos (antimicrobial peptides o AMPs, en inglés). Los AMPs son pequeños péptidos catiónicos con la capacidad de matar agentes patógenos, directamente o indirectamente mediante la modulación del sistema inmune y, por lo tanto, constituyen una de las alternativas más prometedoras frente a las infecciones resistentes a antibióticos. En el Capítulo 1 se presenta una revisión general de las posibles aplicaciones biomédicas tanto de los AMPs como de los ELRs. Actualmente existen una gran variedad de opciones para el tratamiento de estos materiales para la fabricación de hidrogeles, recubrimientos y nanoestructuras que permiten el desarrollo de dispositivos funcionales para múltiples aplicaciones en el campo de la bio(nano)medicina.