Polymers and peptide-polymer conjugates as bioactive platforms and carriers for the encapsulation of biomolecules
Authors:   , Maione Silvana 
Published: September 2023

In the last decade, conductive polymers have received great interest in both scientific and technological levels due to the electroactive properties exhibited by these materials. For this reason, the main aim of this Doctoral Thesis is to study the applications of some conducting polymers, mainly derived from polythiophene, in the field of biomedicine and biotechnology.
According to the objectives proposed in this Document, different studies focused on the preparation and characterization of graft copolymers have been carried out using macromonomers formed by oligo-thiophenes to which PEG chains of well-defined molecular weight have been incorporated as substituents. After this, the behavior of these new polymers has been investigated in terms of cytotoxicity and biocompatibility using cell adhesion and cell proliferation assays.
Then, the synthesis and characterization of conducting polymer-peptide hybrids have been developed. Initially, the methodology used for the preparation of these materials has been optimized using model systems in which the peptide has been replaced by an amino acid, which has been engineered by chemical similarity. After evaluate different synthetic approaches, hybrids constructed by combining the same conducting polymer and the RG*D peptide have been prepared, where RG*D is a sequence analogous to the RGD (Arg-Gly-Asp) in which the central Gly residue is replaced by the above mentioned engineered amino acids. The biocompatibility and the bioactivity of all these compounds have been examined.
The last part of this thesis is oriented towards the encapsulation of small biomolecules in polymeric nanostructures that can be used as transport systems and controlled release systems when incorporated into the organism. The encapsulation of simple amino acids has been examined firstly, this research evolving towards the immobilization of linear and cyclic hydrophobic peptides. In all cases encapsulation was carried out by electrospraying or electrospinning.

En la última década, los polímeros conductores han despertado un gran interés tanto a nivel científico como tecnológico debido a las propiedades electroactivas que exhiben estos materiales. Por este motivo, en la presente Tesis Doctoral se han estudiado las aplicaciones de algunos de estos polímeros conductores, principalmente derivados del politiofeno, en el ámbito de la biomedicina y la biotecnología. Según los objetivos propuestos en esta Memoria, inicialmente se han realizado estudios relacionados con la preparación y caracterización de copolímeros de injerto empleando macromonómeros formados por oligotiofenos, a los que se les ha incorporado una cadena de polietilenglicol de peso molecular definido. Seguidamente se ha investigado su comportamiento mediante ensayos de citotoxicidad, adhesión celular y proliferación celular. A continuación, se ha realizado la síntesis y la caracterización de híbridos polímero conductor-péptido. Inicialmente, se ha optimizado el método de preparación de estos materiales empleando sistemas modelo, en los que el péptido ha sido re-emplazado por un amino ácido diseñado por similaridad química. Una vez evaluadas las diferentes estrategias sintéticas, se han obtenido híbridos formados por el mismo polímero y el péptido RG*D, donde RG*D es una secuencia análoga a la RGD (Arg-Gly-Asp) en la que el residuo central se ha sustituido por el amino ácido mencionado anteriormente. Para estos materiales se ha evaluado la biocompatibilidad y la bioactividad. La última parte de esta Tesis está orientada a la encapsulación de biomoléculas de pequeño tamaño en nanoestructuras poliméricas que pueden ser empleadas como sistemas transportadores y sistemas de liberación controlada cuando se incorporan al organismo. Los estudios se han iniciado encapsulando diferentes amino ácidos y se han acabado con péptidos hidrofóbicos lineales y cíclicos. En todos los casos la encapsulación se ha llevado a cabo mediante electrospraying o electrospinning.