Monodisperse versus Polydisperse Peptide

Die Natur bietet eine Vielzahl biologischer Materialien, welche evolutionär über einen Zeitraum von Millionen Jahren hinsichtlich ihrer Funktion optimiert wurden. Eigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit, Elastizität oder Leichtbauweise, wie sie durch den Menschen in Form von Spinnenseide[1], Muschelschalen[2] oder Knochen[3] als ganz selbstverständlich wahrgenommen werden, sind dabei meist eng an komplexe Strukturmotive gebunden.[4] Die strukturelle Vielfalt, die insbesondere durch Peptide und Proteine induziert werden kann, geht dabei mit einem hohem Maß an funktionaler Präzision einher, welche jedoch hinsichtlich materialwissenschaftlicher Anwendungen einen schwer zu nutzenden Faktor darstellt. Im Gegensatz dazu zeichnen sich synthetische Polymere durch ihre vielseitig einstellbaren Eigenschaften und ein daraus resultierendes breites Anwendungsspektrum aus, jedoch sind sie bezüglich anpassungsfähiger Strukturbildung stark begrenzt. Die Möglichkeit, den jeweiligen Limitierungen durch Kombination in der Natur vorkommender Prinzipien zur Strukturbildung und der vielfältigen Materialeigenschaften synthetischer Polymere zu entgehen, öffnete das Feld zur Entwicklung bioinspirierter Hybridmaterialien.[5-6] In diesem Zusammenhang konnte auch gezeigt werden, dass der Einsatz von Peptiden eine strukturelle Kontrolle synthetischer Polymere ermöglicht.[7] Die intensive Erforschung solcher Hybridmaterialien führte zur Etablierung von Peptid-Polymer-Konjugaten in einer Vielzahl pharmazeutischer und materialwissenschaftlicher Bereiche.[9-12] Ein Teil dieser Arbeit soll die ökonomische Betrachtung dieser Hybridmaterialien sein, da der vollständige Erfolg der Substanzklasse aus wirtschaftlicher Sicht eine Kostenreduktion, die insbesondere in der teuren Herstellung von Peptiden begründet liegt, bedingt. Anders als in biologischen Systemen ist in materialwissenschaftlichen Bereichen oftmals nicht die hohe Spezifität, analog dem Schlüssel-Schloss Prinzip[13-15], notwendig, sodass für verschiedene Anwendungen nützliche Eigenschaften auch durch polydisperse, nicht sequenzdefinierte Peptide induziert werden könnten. Im Zuge dieses Ansatzes könnte durch den enzymatischen Verdau kommerziell erhältlicher Proteine ein Zugang zu materialwissenschaftlich einsetzbaren Peptiden generiert werden, welcher im Vergleich zur festphasengebundenen Peptidsynthese eine erhebliche Kostenminderung mit sich bringen würde.