Самосборка дипептида L-аланил-L-фенилаланин под действием паров метанола с образованием микро- и наноструктур

В последнее время исследователи уделяют большое внимание изучению механизма самосборки короткоцепных пептидов (олигопептидов). Самосборка – это явление, при котором молекулы спонтанно образуют упорядоченную структуру. Особый интерес представляет способность к самосборке у олигопептидов на основе фенилаланина, которые открывают широкие возможности для создания новых функциональных материалов. В настоящей работе методом сканирующей зондовой микроскопии изучена самосборка дипептида L-аланил-L-фенилаланин в тонкой пленке под действием паров метанола. Охарактеризованы микро- и наноструктуры, образующиеся на поверхности аморфных пленок L-аланил-L-фенилаланина. Предложена методика контроля состояния поверхности пленок дипептида с помощью атомно-силовой спектроскопии. Полученные результаты могут быть использованы при разработке подходов для управляемой самосборки олигопептидов с целью создания новых биосовместимых материалов и экологически чистых микро- и наноустройств для решения задач медицины, экологии, энергетики.

1. Ekiz M.S., Cinar G., Khalily M.A., Guler M.O. Self-assembled peptide nanostructures for functional materials // Nanotechnology. – 2016. – V. 27, No 40. – Art. 402002. – doi: 10.1088/0957-4484/27/40/402002.

2. D’Orlyé F., Trapiella-Alfonso L., Lescot C., Pinvidic M., Doan B.T., Varenne A. Synthesis, characterization and evaluation of peptide nanostructures for biomedical applications // Molecules. – 2021. – V. 26, No 15. – Art. 4587. – doi: 10.3390/molecules26154587.

3. Liu N., Zhu L., Li Z., Liu W., Sun M., Zhou Z. In situ self-assembled peptide nanofibers for cancer theranostics // Biomater. Sci. – 2021. – V. 9. – P. 5457–5466. – doi: 10.1039/d1bm00782c.

4. Guo C., Luo Y., Zhou R., Wei G. Triphenylalanine peptides self-assemble into nanospheres and nanorods that are different from the nanovesicles and nanotubes formed by diphenylalanine peptides // Nanoscale. – 2014. – V. 6, No 5. – P. 2800–2811. – doi: 10.1039/C3NR02505E.

5. Naskar J., Banerjee A. Concentration dependent transformation of oligopeptide based nanovesicles to nanotubes and an application of nanovesicles // Asian J. – 2009. – V. 4, No 12. – P. 1817–1823. – doi: 10.1002/asia.200900274.

6. Adler-Abramovich L., Gazit E. The physical properties of supramolecular peptide assemblies: From building block association to technological applications // Chem. Soc. Rev. – 2014. – V. 43, No 20. – P. 6881–6893. – doi: 10.1039/C4CS00164H.

7. Yan X., Li J., Möhwald H. Self-assembly of hexagonal peptide microtubes and their optical waveguiding // Adv. Mater. – 2011. – V. 23, No 25. – P. 2796–2801. – doi: 10.1002/adma.201100353.

8. Adler-Abramovich L., Kol N., Yanai I., Barlam D., Shneck R.Z., Gazit E., Rousso I. Selfassembled organic nanostructures with metallic-like stiffness // Angew. Chem. – 2010. – V. 49, No 51. – P. 9939–9942. – doi: 10.1002/anie.201002037.

9. Ryan K., Beirne J.G., Redmond G., Kilpatrick J.I., Guyonnet J., Buchete N.V., Kholkin A.L., Rodriguez B.J. Nanoscale piezoelectric properties of self-assembled Fmoc-FF peptide fibrous networks // ACS Appl. Mater. Interfaces. – 2015. – V. 7, No 23. – P. 12702–12707. – doi: 10.1021/acsami.5b01251.

10. Fan T., Yu X., Shen B., Sun L. Peptide self-assembled nanostructures for drug delivery applications // J. Nanomater. – 2017. – V. 2017. – Art. 4562474. – doi: 10.1155/2017/4562474.

11. Habibi N., Kamaly N., Memic A., Shafiee H. Self-assembled peptide-based nanostructures: Smart nanomaterials toward targeted drug delivery // Nano Today. – 2016. – V. 11, No 1. – P. 41–60. – doi: 10.1016/j.nantod.2016.02.004.

12. Kim S., Kim J.H., Lee J.S., Park C.B. Beta-sheet-forming, self-assembled peptide nanomaterials towards optical, energy, and healthcare applications // Small. – 2015. – V. 11, No 30. – P. 3623–3640. – doi: 10.1002/smll.201500169.

13. Fan Z., Sun L., Huang Y., Wang Y., Zhang M. Bioinspired fluorescent dipeptide nanoparticles for targeted cancer cell imaging and real-time monitoring of drug release // Nat. Nanotechnol. – 2016. – V. 11, No 4. – P. 388–394. – doi: 10.1038/nnano.2015.312.

14. Tao K., Makam P., Aizen R., Gazit E. Self-assembling peptide semiconductors // Science. – 2017. – V. 358, No 6365. – Art. eaam9756. – doi: 10.1126/science.aam9756.

15. Yuran S., Razvag Y., Reches M. Coassembly of aromatic dipeptides into biomolecular necklaces // ACS Nano. – 2012. – V. 6, No 11. – P. 9559–9566. – doi: 10.1021/nn302983e.

16. Ryu J., Park Ch.B. High-temperature self-assembly of peptides into vertically wellaligned nanowires by aniline vapor // Adv. Mater. – 2008. – V. 20, No 19. – P. 3754– 3758. – doi: 10.1002/adma.200800364.

17. Morozova A.S., Ziganshina S.A., Bukharaev A.A., Ziganshin M.A., Gerasimov A.V. Features of the self-organization of films based on triglycine under the influence of vapors of organic compounds // J. Surf. Invest. – 2020. – V. 3. – P. 73–81. – doi: 10.1134/S102745102003009X.

18. Ziganshin M.A., Morozova A.S, Ziganshina S.A., Vorobev V.V., Suwińska K., Bukharaev A.A., Gorbatchuk V.V. Additive and antagonistic effects of substrate and vapors on selfassembly of glycyl-glycine in thin films // Mol. Cryst. Liq. Cryst. – 2019. – V. 690, No 1. – P. 67–83. – doi: 10.1080/15421406.2019.1683311.

19. Арутюнов П.А., Толстихина А.Л. Атомно-силовая микроскопия в задачах проектирования приборов микро- и наноэлектроники // Микроэлектроника. – 1999. – Т. 28, № 6. – С. 405–414.

20. Morozova A.S., Ziganshina S.A., Ziganshin M.A., Bukharaev A.A. Self-organization of di- and triglycine oligopeptides in thin films on the hydrophilic and hydrophobic silicon surface under exposure to organic compounds vapors // Russ. J. Gener. Chem. – 2022. – V. 92, No 7. – P. 1271–1279. – doi: 10.1134/S1070363222070155.