Utilizzo di Peptidi derivati dai Tunicati per lo Sviluppo di Biomateriali Antibatterici

The global health emergency linked to antimicrobial resistance (AMR) represents one of the most critical clinical challenges of the 21st century, making the development of alternative therapeutic strategies to conventional antibiotics an urgent priority. In this context, antimicrobial peptides (AMPs) emerge as promising candidates due to their broad spectrum of action and their low propensity to induce resistance.This thesis focuses on the synthesis and characterization of two novel peptides, designated as peptide #1 (WFHVHIHCG) and peptide #2 (WFHVHFHF-NH2), inspired by the defense mechanisms of tunicates and, specifically, by the tunichrome precursors of the ascidian Botryllus schlosseri.Through an integrated approach of bioinformatics analysis and in silico modeling, sequences characterized by the recurring structural motif xHxHxHx (where H is histidine and x is a hydrophobic residue) were identified. It was hypothesized that such a sequence promotes self-organization into transmembrane pores with a $\beta$-sheet architecture.The peptides were synthesized via solid-phase peptide synthesis (SPPS) using Fmoc chemistry and purified by RP-HPLC chromatography. Morphological characterization, conducted via atomic force microscopy (AFM), allowed for the analysis of the self-aggregating behavior of the peptides under various concentration and pH conditions, highlighting the formation of distinct supramolecular structures, ranging from homogeneous films to complex fibrous networks. In parallel, biological assays were performed to evaluate antibacterial activity against Gram-positive and Gram-negative strains under specific physicochemical conditions.The final objective lies in the integration of these peptides into biomaterials and biomedical devices to confer them with antibacterial properties.

L’emergenza sanitaria globale legata alla resistenza antimicrobica (AMR) rappresenta una delle sfide cliniche più critiche del XXI secolo, rendendo urgente lo sviluppo di strategie terapeutiche alternative agli antibiotici convenzionali. In questo contesto, i peptidi antimicrobici (AMP) emergono come candidati promettenti grazie al loro ampio spettro d’azione e alla ridotta tendenza a indurre resistenza. Il presente lavoro di tesi si focalizza sulla sintesi e caratterizzazione di due nuovi peptidi, denominati peptide #1 (WFHVHIHCG) e peptide #2 (WFHVHFHF-NH2), ispirati ai meccanismi di difesa dei tunicati e, in particolare, ai precursori dei tunicromi dell'ascidia Botryllus schlosseri. Mediante un approccio integrato di analisi bioinformatica e modellistica in silico, sono state identificate sequenze caratterizzate dal motivo strutturale ricorrente xHxHxHx (dove H è l’istidina e x un residuo idrofobico), ipotizzando che tale sequenza favorisca l’auto-organizzazione in pori transmembrana con architettura a foglietto beta. I peptidi sono stati sintetizzati tramite sintesi su fase solida (SPPS) con chimica Fmoc e purificati mediante cromatografia RP-HPLC. La caratterizzazione morfologica, condotta tramite microscopia a forza atomica (AFM), ha permesso di analizzare il comportamento auto-aggregante dei peptidi in diverse condizioni di concentrazione e pH, evidenziando la formazione di strutture supramolecolari distinte, dai film omogenei a network fibrosi complessi. Parallelamente, sono stati condotti saggi biologici per valutare l'attività antibatterica contro ceppi Gram-positivi e Gram-negativi in particolari condizioni fisico-chimiche. L'obiettivo finale risiede nell'integrazione di questi peptidi in biomateriali e dispositivi biomedicali conferendo loro proprietà antibatteriche.