Doğanın, küçük yapı taşlarının adım adım eklenmesiyle, karmaşık görevleri yerine getirebilecek özgün niteliklere ve çeşitli işlevlere sahip olan karmaşık sistemleri inşa etme kabiliyeti, büyük ilgi gördümektedir ve biyomimetik veya biyolojik olarak esinlenmiş sentez konseptinin çıkmasına neden olmuştur.Biyomimetik sentez, karmaşık görevleri yerine getirmekten ve materyal bilimlerindeki mevcut sorunları aşmaktan uzak olan sentetik materyal veya proseslere uyarlamak için, yeni kavram ve tasarımların çeşitli kombinasyonlarını sunan doğanın yaklaşımını ve tasarım ilkelerini taklit eder. Varolan modellerdeki dezavantajları aşmak ve bildirilen zorlukların üstesinden gelmek amacıyla daha etkili sentetik sistemlerin ve yapıların geliştirilmesi ve üretilmesi için doğanın yaklaşımını taklit etmek istenmektedir. Bu tezin ilk bölümünde, click reaksiyonu olarak da bilinen [3 + 2] Huisgen siklo katkılama reaksiyonu için biyomimetik, heterojen ve geri dönüşümlü Cu-kompleks katalizörü geliştirilmiştir. Bu amaçla bir bakır bağlayıcı peptit sekansı olan, insan tripeptidi, Gly-His-Lys (GHK) kullanılmıştır.GHK sekansı, katı-destek olarak ve Cu(II) ile kompleks hale getirilmiş polistiren Ring amid resinine 6, GHK-6-abx, veya 11, GHK-11-adx, karbon içeren bir alkil sekansı ile bağlanmıştır. Katalizör, yeşil kimya açısından arzu edilen bir şekilde, organik çözücüler yerine sulu çözücüde daha iyi katalitik etkinlik sağlamıştır. Buna göre, alkil sekans, organik reaktifler için, molekülün Cu(II), katalitik bölgesine daha yakın bir yerde hareketsiz kılınacak hidrofobik bölgeler sunar ve reaksiyon verimlerini arttıran enzim benzeri bir katalizör tarif edilmektedir. 0.5 mol % kadar düşük Cu (II) miktarlar kullanarak suda GHK-11-adx-Cu kompleks katalizöründen % 80 verim elde edilebilir ve katalitik aktivite üç döngüye kadar tutulabilmiştir.Bu tezin ikinci çalışmasında, hassas kontrol ve hızlı tepki sağlayan, kolaylıkla temin edilebilen ve ucuz bir reaktif olan ışık kullanılarak peptit amfifillerin öztoplanmasına neden olacak çok yönlü bir sistem geliştirilmiştir. Bu amaçla, ışınlama üzerine Ca2 + iyonlarını serbest bırakan foto-labil kalsiyum şelatör maddesi Nitr-T, negatif yüklü E2-PA ile karıştırılımıştır. Negatif yüklü bir PA molekülü olan E2-PA, NitrT-Ca2+ kompleksi tarafından sağlanan serbest Ca2+ iyonlarının varlığında bir hidrojel oluşturacak şekilde öztoplanır ve EDTA çözeltisinin ilavesi ile serbest Ca2+ iyonları ortamdan uzaklaştırıldığında çözelti durumuna döner. Sonuç olarak, herhangi bir negatif yüklü Peptit-Amfifilin (PA) şişme özellikleri ve mekanik özellikleri NitrT-Ca2+ kompleksiyle basitçe karıştırarak molekül yapısında herhangi bir başka modifikasyon veya kovalent modifikasyon yapmaksızın ve uyarı olarak ışığı kullanarak kontrol edilebilir.Genel olarak, bu tez kapsamında katalizörler ve doku mühendisliği gibi çeşitli uygulamalarda kullanılabilecek peptit-amfifil bazlı, biyoesinlenilmiş fonksiyonel malzemeler anlatılmaktadır. Peptitler ve peptit-amfifiller, çok karmaşık görevleri yerine getirebilmeleri sebebiyle çeşitli biyomimetik uygulamalar için yararlı bir malzeme sunmaktadır.

Ability of nature to build complex systems via step-by-step addition of small building blocks with distinctive qualities and multi-functionalities has garnered massive attention which gave a rise to biomimetic or biologically inspired synthesis concept. Biomimetic synthesis mimics nature's approach and design principles offering various combinations of new concepts and designs to adapt them in synthetic materials or processes.[1] Up to date, many efforts have been made to mimic nature's approach for the development and fabrication of more effective synthetic systems and structures to compensate drawbacks and overcome reported challenges in existing models.In the first part of this thesis, development of a bioinspired, heterogeneous and recyclable Cu-complex catalyst for [3+2] Huisgen cycloaddition reaction, also known as click reaction, is described. A copper binding peptide sequence, human tripeptide Gly-His-Lys (GHK), is utilized for such purpose. GHK sequence is linked with an alkyl tail comprising 6, GHK-6-abx, or 11, GHK-11-adx, carbons to the polystyrene ring amide resin where it is used as a solid support and complexed with Cu(II). The catalyst provides better catalytic activities in aqueous solvent rather than organic solvents which is a desirable property for green chemistry point of view. Accordingly, an enzyme-like catalyst is described where alkyl tail offers hydrophobic regions for organic reagents to be immobilized closer to the Cu(II), catalytic site of the molecule, and increases reaction yields. 80% yield can be obtained from GHK-11-adx-Cu complex catalyst in water using Cu(II) loadings as low as 0.5 mol% and catalytic activity can be retained up to three cycles of reactions. In the second study of this thesis, we developed a versatile system to induce self-assembly of peptide amphiphiles by using light which is a readily available and cheap reagent allowing precise stimulation and providing quick response. For this purpose, a photo-labile calcium chelator, Nitr-T, which releases free Ca2+ ions upon irradiation is mixed with a negatively charged E2-PA. E2-PA, a negatively charged PA molecule, self-assembles to form a hydrogel in the presence of free Ca2+ ions provided by the NitrT-Ca2+ complex, and goes back to its solution state when free Ca2+ ions are removed from the medium by the addition of EDTA solution. Consequently, swelling characteristics and mechanical properties of any negatively charged Peptide-Amphiphile (PA) can be controlled by using light as stimuli by simply mixing PA solution with NitrT-Ca2+ complex without any further modification or covalent modification in the molecule's structure. In overall, peptide-based, bioinspired functional materials for various applications like catalysts and tissue engineering was reported in the scope of this thesis. Peptides and peptide-amphiphiles present a very useful member in number of biomimetic applications as they are indispensable part of many biological processes capable of performing very complicated tasks.

100