doctoral dissertation
Povzetek
This work reveals the effect of coupling approach (chemical by using carbodiimide chemistry and grafting-to vs. grafting-from synthesis routes, and enzymatic by using transglutaminase) of a hydrophilic ε-poly-L-lysine (εPL) and an amphiphilic oligo-acyl-lysyl (OAK) derivative (K-7α12-OH) to wool fibers and gelatine (GEL) macromolecules, respectively, and substrates antibacterial activity against Gram-negative E. coli and Gram-positive S. aureus bacteria after 1–24 h of exposure, as well as their cytotoxicity. Different spectroscopic (ultraviolet-visible, infrared, fluorescence and electron paramagnetic resonance) and separation techniques (size-exclusion chromatography and capillary zone electrophoresis) as well as zeta potential and potentiometric titration analysis, were performed to confirm the covalent coupling of εPL/OAK, and to determine the amount and orientation of its immobilisation.
The highest and kinetically the fastest level of bacterial reduction was achieved with wool/GEL functionalised with εPL/OAK by chemical grafting-to approach. This effect correlated with both the highest grafting yield and conformationally the highly-flexible (brush-like) orientation linkage of εPL/OAK, implicating on the highest amount of accessible amino groups interacting with bacterial membrane. However, OAK`s amphipathic structure, the cationic charge and the hydrophobic moieties, resulted to relatively high reduction of S. aureus for grafting-from and the enzymatic coupling approaches using OAK-functionalised GEL.
The εPL/OAK-functionalised GEL did not induce toxicity in human osteoblast cells, even at ~25-fold higher concentration than bacterial minimum inhibitory (MIC) concentration of εPL/OAK, supporting their potential usage in biomedical applications.
It was also shown that non-ionic surfactant adsorbs strongly onto the wool surface during the process of washing, thereby blocking the functional sites of immobilized εPL and decreases its antibacterial efficiency.
Ključne besede
wool;gelatine;antimicrobial peptides;poly-L-lysyl;oligo-acyl-lysyl;grafting chemistry;grafting approach;peptide orientation;antibacterial activity;cytotoxicity;
Podatki
Jezik: |
Angleški jezik |
Leto izida: |
2017 |
Tipologija: |
2.08 - Doktorska disertacija |
Organizacija: |
UM FS - Fakulteta za strojništvo |
Založnik: |
[M. Kaisersberger Vincek] |
UDK: |
677.31.017.86:604.4(043.3) |
COBISS: |
20730902
|
Št. ogledov: |
1205 |
Št. prenosov: |
135 |
Ocena: |
0 (0 glasov) |
Metapodatki: |
|
Ostali podatki
Sekundarni jezik: |
Slovenski jezik |
Sekundarni naslov: |
Vpliv vezave peptidov na protimikrobno aktivnost in biokompatibilnost proteinskih substratov |
Sekundarni povzetek: |
V doktorski nalogi je preučen vpliv načina vezave (kemijski z uporabo karbodiimida in »vezavo-na« napram »vezavo-iz« načina sinteze ter encimski z uporabo transglutaminaze, TGaze) hidrofilnega ε-poli-L-lizina (εPL) in amfifilnega derivata (K-7α12-OH) oligo-acil-lizila (OAK) na volnena vlakna in makromolekule želatine (GEL) ter ovrednotenje inhibitorne aktivnosti substratov na Gram-negativno bakterijo E. coli in Gram-pozitivno S. aureus po 1–24 urni izpostavitvi ter citotoksičnost. Z uporabo različnih spektroskopskih (ultravioletna-vidna, infra-rdeča, fluorescenčna, elektronsko paramagnetno resonančna) in separacijskih (visokotlačna tekočinska izločitvena kromatografija, kapilarna conska elektroforeza) analiznih metod, ter zeta potenciala in potenciometrične titracije, je bila potrjena kovalentna vezava εPL/OAK na substrata ter določena kvantiteta in orientacija njihove imobilizacije.
Najučinkovitejši in najhitrejši učinek redukcije bakterij je bil dosežen z uporabo volne/GEL funkcionalizirane z εPL/OAK po kemijskem in »vezava-na« načinu. Takšen učinek je povezan tako z največjo količino vezave εPL/OAK kot tudi z njihovo konformacijsko najbolj razvejano ˝brush-like˝ orientacijo, ki posledično doprinese največjo količino dostopnih amino skupin za interakcije z bakterijsko membrano. Kljub temu sta oba substrata finkcionalizirana s OAK po kemijskem »vezava-iz« in encimskem načinu vezave izkazala relativno visok inhibitorni učinek na bakterijo S. aureus, zaradi svoje amfifilne strukture – t.j. pozitivnega naboja in hidrofobnih ostankov.
εPL/OAK-funkcionalizirana GEL ni sprožila toksičnega učinka pri človeških osteoblastnih celicah niti pri ~25-krat višji koncentraciji kot je bakterijska minimalna inhibitorna koncentracija (MIC) za εPL/OAK, kar kaže na njihovo potencialno uporabo v biomedicini.
Prav tako je bilo pokazano, da se neionsko površinsko-aktivno sredstvo močno adorbira na volneno površino med procesom pranja, in tako blokira funkcionalne skupine imobiliziranega εPL ter posledično zmanjša protibakterijski učinek. |
Sekundarne ključne besede: |
volna;želatina;protimikrobni peptidi;poli-L-lizin;oligo-acil-lizil;način vezave;konformacija;protibakterijsko delovanje;citotoksičnost; |
URN: |
URN:SI:UM: |
Vrsta dela (COBISS): |
Doktorska disertacija |
Komentar na gradivo: |
Univ. Maribor, Fak. za strojništvo |
Strani: |
XII, 123 f. |
ID: |
9600856 |