@misc{BourgatTierschKoetzetal.2020, author = {Bourgat, Yannick and Tiersch, Brigitte and Koetz, Joachim and Menzel, Henning}, title = {Enzyme degradable polymersomes from chitosan-g-[poly-l-lysine-block-epsilon-caprolactone] copolymer}, series = {Zweitver{\"o}ffentlichungen der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe}, journal = {Zweitver{\"o}ffentlichungen der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe}, number = {1}, issn = {1866-8372}, doi = {10.25932/publishup-56658}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-566584}, pages = {11}, year = {2020}, abstract = {The scope of this study includes the synthesis of chitosan-g-[peptide-poly-epsilon-caprolactone] and its self-assembly into polymeric vesicles employing the solvent shift method. In this way, well-defined core-shell structures suitable for encapsulation of drugs are generated. The hydrophobic polycaprolactone side-chain and the hydrophilic chitosan backbone are linked via an enzyme-cleavable peptide. The synthetic route involves the functionalization of chitosan with maleimide groups and the preparation of polycaprolactone with alkyne end-groups. A peptide functionalized with a thiol group on one side and an azide group on the other side is prepared. Thiol-ene click-chemistry and azide-alkyne Huisgen cycloaddition are then used to link the chitosan and poly-epsilon-caprolactone chains, respectively, with this peptide. For a preliminary study, poly-l-lysin is a readily available and cleavable peptide that is introduced to investigate the feasibility of the system. The size and shape of the polymersomes are studied by dynamic light scattering and cryo-scanning electron microscopy. Furthermore, degradability is studied by incubating the polymersomes with two enzymes, trypsin and chitosanase. A dispersion of polymersomes is used to coat titanium plates and to further test the stability against enzymatic degradation.}, language = {en} } @article{BalkBehlNoecheletal.2021, author = {Balk, Maria and Behl, Marc and N{\"o}chel, Ulrich and Lendlein, Andreas}, title = {Enzymatically triggered Jack-in-the-box-like hydrogels}, series = {ACS applied materials \& interfaces / American Chemical Society}, volume = {13}, journal = {ACS applied materials \& interfaces / American Chemical Society}, number = {7}, publisher = {American Chemical Society}, address = {Washington, DC}, issn = {1944-8244}, doi = {10.1021/acsami.1c00466}, pages = {8095 -- 8101}, year = {2021}, abstract = {Enzymes can support the synthesis or degradation of biomacromolecules in natural processes. Here, we demonstrate that enzymes can induce a macroscopic-directed movement of microstructured hydrogels following a mechanism that we call a "Jack-in-the-box" effect. The material's design is based on the formation of internal stresses induced by a deformation load on an architectured microscale, which are kinetically frozen by the generation of polyester locking domains, similar to a Jack-in-thebox toy (i.e., a compressed spring stabilized by a closed box lid). To induce the controlled macroscopic movement, the locking domains are equipped with enzyme-specific cleavable bonds (i.e., a box with a lock and key system). As a result of enzymatic reaction, a transformed shape is achieved by the release of internal stresses. There is an increase in entropy in combination with a swelling-supported stretching of polymer chains within the microarchitectured hydrogel (i.e., the encased clown pops-up with a pre-stressed movement when the box is unlocked). This utilization of an enzyme as a physiological stimulus may offer new approaches to create interactive and enzyme-specific materials for different applications such as an optical indicator of the enzyme's presence or actuators and sensors in biotechnology and in fermentation processes.}, language = {en} } @article{BourgatTierschKoetzetal.2020, author = {Bourgat, Yannick and Tiersch, Brigitte and Koetz, Joachim and Menzel, Henning}, title = {Enzyme degradable polymersomes from chitosan-g-[poly-l-lysine-block-epsilon-caprolactone] copolymer}, series = {Macromolecular bioscience}, volume = {21}, journal = {Macromolecular bioscience}, number = {1}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1616-5187}, doi = {10.1002/mabi.202000259}, pages = {1 -- 9}, year = {2020}, abstract = {The scope of this study includes the synthesis of chitosan-g-[peptide-poly-epsilon-caprolactone] and its self-assembly into polymeric vesicles employing the solvent shift method. In this way, well-defined core-shell structures suitable for encapsulation of drugs are generated. The hydrophobic polycaprolactone side-chain and the hydrophilic chitosan backbone are linked via an enzyme-cleavable peptide. The synthetic route involves the functionalization of chitosan with maleimide groups and the preparation of polycaprolactone with alkyne end-groups. A peptide functionalized with a thiol group on one side and an azide group on the other side is prepared. Thiol-ene click-chemistry and azide-alkyne Huisgen cycloaddition are then used to link the chitosan and poly-epsilon-caprolactone chains, respectively, with this peptide. For a preliminary study, poly-l-lysin is a readily available and cleavable peptide that is introduced to investigate the feasibility of the system. The size and shape of the polymersomes are studied by dynamic light scattering and cryo-scanning electron microscopy. Furthermore, degradability is studied by incubating the polymersomes with two enzymes, trypsin and chitosanase. A dispersion of polymersomes is used to coat titanium plates and to further test the stability against enzymatic degradation.}, language = {en} } @phdthesis{Dai2018, author = {Dai, Xiaolin}, title = {Synthesis of artificial building blocks for sortase-mediated ligation and their enzymatic linkage}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-420060}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {XIV, 125}, year = {2018}, abstract = {Das Enzym Sortase A katalysiert die Bildung einer Peptidbindung zwischen der Erkennungssequenz LPXTG und einem Oligoglycin. W{\"a}hrend vielf{\"a}ltige Ligationen zwischen Proteinen und verschiedenen Biomolek{\"u}len, Proteinen und kleinen synthetischen Molek{\"u}len, sowie Proteinen und Oberfl{\"a}chen durchgef{\"u}hrt wurden, besteht das Ziel dieser Arbeit darin, die Sortase-katalysierte Verlinkung von synthetischen Bausteinen zu untersuchen. Dies k{\"o}nnte den Weg bereiten f{\"u}r die Anwendung von Sortase A f{\"u}r chemische Aufgabenstellungen und eventuell sogar in den Materialwissenschaften. F{\"u}r diese grunds{\"a}tzliche Untersuchung wurden die verwendeten Bausteine zun{\"a}chst so einfach wie m{\"o}glich gehalten und leicht zug{\"a}ngliche SiO2 Nanopartikel und kommerziell erh{\"a}ltliche Polymerbl{\"o}cke ausgew{\"a}hlt. Die Bausteine wurden als erstes mit den Peptidsequenzen f{\"u}r Sortase-vermittelte Ligationen funktionalisiert. SiO2 Nanopartikel wurden mit Durchmessern von 60 und 200 nm hergestellt und mit C=C Doppelbindungen oberfl{\"a}chenmodifiziert. Dann wurden Peptide mit einem terminalen Cystein kovalent durch eine Thiol-en Reaktion angebunden. An die 60 nm NP wurden Peptide mit einem Pentaglycin und an die 200 nm Partikel Peptide mit LPETG Sequenz gebunden. Auf die gleiche Art und Weise wurden Peptide mit terminalem Cystein an die Polymere Polyethylenglykol (PEG) und Poly(N Isopropylacrylamid) (PNIPAM), die beide {\"u}ber C=C Endgruppen verf{\"u}gen, gebunden und G5-PEG und PNIPAM-LPETG Konjugate erhalten. Mit den vier Bausteinen wurden nun durch Sortase-vermittelte Ligation NP-Polymer Hybride, NP-NP und Polymer-Polymer Strukturen hergestellt und die Produkte u. a. durch Transmissionselektronen-mikroskopie, MALDI-ToF Massenspektrometrie sowie Dynamische Lichtstreuung charakterisiert. Die Verlinkung dieser synthetischen Bausteine konnte eindeutig gezeigt werden. Das Verwenden von kommerziell erh{\"a}ltlichen Polymeren hat jedoch zu einem Gemisch der Polymer-Peptid Konjugate mit unmodifiziertem Polymer gef{\"u}hrt, welches nicht gereinigt werden konnte. Deswegen wurden anschließend Synthesestrategien f{\"u}r reine Peptid-Polymer und Polymer-Peptid Konjugate als Bausteine f{\"u}r Sortase-vermittelte Ligationen entwickelt. Diese basieren auf der RAFT Polymerisation mit CTAs, die entweder an N- oder C-Terminus eines Peptids gebunden sind. GG-PNIPAM wurde durch das Anbinden eines geeigneten RAFT CTAs an Fmoc-GG in einer Veresterungsreaktion, Polymerisation von NIPAM und Abspalten der Fmoc Schutzgruppe synthetisiert. Weiterhin wurden mehrere Peptide durch Festphasen-Peptidsynthese erhalten. Die Anbindung eines RAFT CTAs (oder eines Polymerisationsinitiators) an den N-Terminus eines Peptids kann automatisiert als letzter Schritt in einem Peptid-Synthetisierer erfolgen. Die Synthese eines solchen Konjugats konnte in dem Zeithorizont dieser Arbeit noch nicht erreicht werden. Jedoch existieren mehrere vielversprechende Strategien, um diesen Ansatz mit verschiedenen Kopplungsreagenzien zur Anbindung des CTAs fortzusetzen. Solche Polymer Bausteine k{\"o}nnen in Zukunft f{\"u}r die Synthese von Protein-Polymer Konjugaten durch Sortase-Katalyse verwendet werden. Außerdem kann der Ansatz auch f{\"u}r die Synthese von Block-Copolymeren aus Polymerbl{\"o}cken mit Peptidmotiven an beiden Enden ausgebaut werden. Auch wenn bei der grunds{\"a}tzlichen Untersuchung im Rahmen dieser Arbeit Hybridstrukturen hergestellt wurden, die auch durch traditionelle chemische Synthesen erhalten werden k{\"o}nnten, wird ein Bausatz solcher Bausteine in Zukunft die Synthese neuer Materialien erm{\"o}glichen und kann auch den Weg f{\"u}r die Anwendung von Enzymen in den Materialwissenschaften ebnen. In Erg{\"a}nzung zu Nanopartikeln und Block-Copolymeren k{\"o}nnen dann auch Hybridmaterialien unter Einbezug von Protein-basierten Bausteinen hergestellt werden. Daher k{\"o}nnten Sortase Enzyme zu einem Werkzeug werden, welches etablierte chemische Verlinkungstechniken erg{\"a}nzt und mit den hoch spezifischen Peptidmotiven {\"u}ber funktionale Einheiten verf{\"u}gt, die orthogonal zu allen chemischen Gruppen sind.}, language = {en} }