Synthesis of non-natural amino acids, peptidomimetics, and electrochemical characterization of the structures obtained by self-assembly

L'uso di amminoacidi (AA) non naturali, tra i quali i β-AA, per la sintesi di peptidomimetici riscuote sempre più interesse, poiché si tratta di sequenze con la stessa attività biologica dei peptidi naturali ma con una maggiore stabilità proteolitica e conformazionale. Inoltre, la capacità dei peptidicos’ come dei peptidomimetici contenenti AA non codificati di autoassemblarsi e auto-organizzarsi consente il loro uso in differenti applicazioni, quali la nanomedicina, l'elettrochimica e la catalisi, nonché la preparazione di materiali bioelettronici. Pertanto, la versatilità dei peptidomimetici li rende uno strumento eccezionale per la progettazione di nuovi materiali. Questa Tesi si focalizza sulla sintesi di peptidomimetici contenenti β-AA non naturali prendendo spunto da un fluoro-β2,3-diaril-AA, sintetizzato per la prima volta nel nostro laboratorio mediante una reazione stereoselettiva mediante una reazione “Mannich-like”. La presenza di un atomo di carbonio aggiuntivo nello scheletro del β-AA può dare origine a quattro possibili stereoisomeri, due diastereoisomeri ciascuno in forma racemica. Giocando con la stereochimica del β-AA e combinando il β-AA con -amminoacidi naturali, sono stati ottenuti diversi peptidomimetici caratterizzati da diverse conformazioni. Sfruttando le diverse lunghezze dei peptidi e le loro conformazioni, è stata dimostrata la capacità dei α,β-peptidi di autoassemblarsi in diverse strutture supramolecolari. Questa Tesi si focalizza su varie applicazioni utilizzando i suddetti peptidomimeti, anche con l'obiettivo di contribuire alla comprensione dell'impatto della progettazione del peptidomimetico alla base delle prestazioni funzionali del nanomateriale. Pertanto, è stato possibile sviluppare sistemi peptidi con apposite proprietà finalizzate ad applicazioni specifiche di seguito riassunte. I peptidomimetici sono stati studiati per la loro capacità di agire come peptidi antimicrobici (AMP). La loro attività biologica è stata esaminata nei confronti di batteri Gram-positivi e Gram-negativi, nonché di un virus batteriofago. La dipendenza dell'attività antimicrobica dalla stereochimica, dall'autoassemblaggio e dalla natura chimica della frazione antimicrobica ha dimostrato la relazione struttura-funzione dei peptidomimetici. In una successiva applicazione, è stato sviluppato un sistema di “drug delivery”, combinando coassemblaggi peptide–farmaco con un idrogel basato sulla carbossimetilcellulosa (CMC). Utilizzando come farmaco antimicrobico modello la curcumina (CUR), è stata dimostrata la capacità della nostra piattaforma di rilasciare il farmaco in modo controllato mediante uno stimolo elettrico. In ulteriori applicazioni, sono state esplorate le proprietà conduttive dei peptidomimetici ai fini dello sviluppo di dispositivi conduttivi. Essi sono basati sul polimero conduttore (CP) PEDOT, che è stato implementato mediante l’utilizzo di peptidomimetici con proprietà conduttive. Tale combinazione ha avuto un impatto positivo nello sviluppo di elettrodi a base peptidica, migliorando la conduttività e la sensibilità, nonché amplificando la risposta elettrica. Gli elettrodi PEDOT/peptidici sono stati utilizzati come biosensori per rilevare il NADH, un importante biomarcatore per la diagnosi delle malattie infettive. In una seconda applicazione, sono stati progettati elettrodi per supercondensatori elettrochimici simmetrici basati sull’uso del peptidomimetico come “pellicola intermedia” che collega in parallelo due strati di PEDOT. E’ stata quindi dimostrata l’efficacia della presenza del peptide nelle performance dell’elettrodo. Possiamo quindi affermare che l'integrazione dei peptidomimetici nel campo della bioelettronica apre nuove strade per le applicazioni biomediche.

Grantor dc:publisher

Università degli Studi di Milano

Year dc:date

2026

Author dc:creator

• QUINTANA ROMERO, DULCE ALITZEL

Contributors dc:contributor

• supervisor: M. L. Gelmi
• C. E. Alemán Llansó; co-supervisor: R. Bucci ; coordinator: G. Vistoli
• D.A. Quintana Romero
• GELMI, MARIA LUISA
• VISTOLI, GIULIO

• Peptidomimetic
• self-assembly
• controlled drug delivery
• conductive peptidomimetic
• antimicrobial peptide
• multiresponsive biomaterials.
• Peptidomimético
• autoensamblaje
• administración controlada de fármaco
• peptidomiméticos conductore
• péptidos antimicrobiano
• biomateriales multiresponsivos.
• Peptidomimetici
• autoassemblaggio
• somministrazione controllata di farmaci
• peptidomimetici conduttivi
• peptidi antimicrobici
• biomateriali multiresponsivi.
• Settore CHEM-05/A - Chimica organica
• Settore BIOS-07/A - Biochimica
• Settore CHEM-02/A - Chimica fisica
• Settore CHEM-06/A - Fondamenti chimici delle tecnologie

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/embargoedAccess
• license:Creative commons
• license uri:http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/

Language dc:language

eng

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/2434/1256615

OAI identifier oai:identifier

oai:air.unimi.it:2434/1256615