On the role and potential use of proline-rich peptides in bone regeneration

Abstract

[cat] La formació dels teixits durs és un procés regulat per proteïnes de la matriu extracel·lular, comunament riques en prolines. Amb l’objectiu de trobar un nou tractament per a la regeneració òssia, en aquesta tesi es varen dissenyar pèptids sintètics basats en seqüències consens riques en prolines de proteïnes implicades en la mineralització i es determinà l’estructura tridimensional in silico, el seu efecte in vitro, individual o en combinació amb diferents biomaterials, i l’efecte in vivo en implants de titani. Els resultats d’aquesta tesi demostren que els pèptids rics amb prolines són segurs i estimulen la diferenciació dels osteoblasts, tant pel que fa a la forma d’administració com al tipus cel·lular emprat. A més els pèptids sintètics s’han combinat amb diversos biomaterials, incloent hidrogels, substituts ossis sintètics de TiO2 i implants de titani. Els resultats obtinguts demostren que els pèptids sintètics milloren les propietats osteogèniques dels materials tant “in vitro” com “in vivo”. En conclusió, els pèptids sintètics dissenyats podrien representar una nova estratègia per a la regeneració òssia en diferents aplicacions.

[eng] Hard tissue formation is a process mediated by extracellular matrix proteins that often exhibit proline-rich regions. With the aim to find new treatments for bone repair, in this thesis we designed synthetic peptides based on consensus polyproline sequences of hard tissue proteins involved in the regulation of biomineralization processes and evaluated their three dimensional structure in silico, determined of their effect in vitro, alone or in combination with different biomaterials, and studied their performance in vivo on coated titanium implants. The results derived from this thesis prove that synthetic proline-rich peptides have no toxic effects and stimulate osteoblast differentiation regardless to the means of administration or the cell type used. Furthermore, the synthetic peptides were used to coat different biomaterials, including hydrogels, scaffolds and endosseous titanium implants and the results obtained have demonstrated that synthetic peptides improve the osteogenic properties of different biomaterials studied either in vitro or in vivo. Thus, the designed synthetic peptides may represent a new bone regeneration treatment for different applications.