ESTUDIO TEÓRICO-EXPERIMENTAL DE ESTRUCTURAS AUTOENSAMBLADAS DE PÉPTIDOS-ANFIFILO
Resumen
El objetivo general de este trabajo es comprender los aspectos físico-químicos relacionados con la encapsulación de moléculas huésped en estructuras autoensambladas de péptidos-anfifílos. Este estudio teórico-experimental tiene la finalidad de poder utilizar este sistema para explorar su aplicación en la preparación de superficies modificadas con hidrogeles con actividad antimicrobiana.
Los péptidos anfifílos son moléculas compuestas por una cadena alquílica hidrofóbica y un segmento peptídico hidrofílico. La combinación de segmentos hidrofóbicos e hidrofílicos en una misma molécula otorga a los péptidos anfifílos la capacidad de autoensamblarse. Las distintas morfologías que se han observado experimentalmente para estos sistemas incluyen micelas y vesículas esféricas, fibras cilíndricas y nanocintas (o lamelas) [1].
En este trabajo, se realizaron estudios de péptidos anfifilos del tipo C16Xn donde C = CH2 y X es un aminoácido con una cadena lateral de formula R = -(CH2)m-NH2 con m = 4 (lisina), 3 (ornitina) o 2 (Dab) y n = 2 o 3. Las estructuras autoensambladas de estos péptido-anfifilos en función del pH se estudiaron mediante experimentos de TEM. Se observó una transición de micelas esféricas a fibras cilíndricas al aumentar el pH de la solución. Para un valor de n dado, se observó que el pH de la transición aumenta al disminuir m.
Con el fin de comprender los resultados experimentales detallados más arriba, se empleó una herramienta de termodinámica estadística denominada teoría molecular. Esta teoría incorpora detalles moleculares, tales como la forma, carga y conformaciones de todas las especies químicas en el sistema, las interacciones electrostáticas y no-electrostáticas entre estas especies y la presencia de equilibrios químicos acoplados. Esta herramienta teórico-computacional se basa en la minimización de un funcional de energía libre del sistema. Como entrada se detallan las condiciones experimentales y parámetros moleculares, y como resultado de la extremización del funcional se obtiene la estructura y termodinámica del sistema en equilibrio. En este trabajo, se adaptó un modelo previo de péptidos-anfifilos [1], el cual se modificó para pasar de una descripción original de grano grueso de las moléculas a una de grano más fino, ya que la diferencia entre los distintos péptido-anfifilos a estudiar es que sus cadenas laterales difieren en la cantidad de grupos metilenos. Mediante esta metodología teórica se observó un buen acuerdo con los resultados experimentales.
