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EMU concedido no processo 2014/22136-4: calorímetro de titulação isotérmica (ITC) para determinação dos parâmetros termodinâmicos de interações moleculares

Processo: 17/06394-1
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
Vigência: 01 de julho de 2017 - 30 de junho de 2024
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Orgânica
Pesquisador responsável:Omar Abou El Seoud
Beneficiário:Omar Abou El Seoud
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:14/22136-4 - Uso de solventes verdes e suas misturas na otimização de processos químicos, AP.TEM
Assunto(s):Moléculas bioativas  Termodinâmica  Calorimetria  Calorímetros  Coloides  Polímeros (materiais)  Solventes  Líquidos iônicos 
As informações de acesso ao Equipamento Multiusuário são de responsabilidade do Pesquisador responsável
Página web do EMU:http://ca.iq.usp.br/novo/paginas_view.php?idPagina=51
Tipo de equipamento:Caracterização de Materiais - Propriedades Físicas - Térmicas (calorimetria)
Fabricante: Malvern MicoCal
Modelo: VP-ITC

Resumo

A caracterização termodinâmica de misturas é de suma importância para aprimorar nossa compreensão da natureza das interações envolvidas entre seus componentes. A calorimetria de titulação isotérmica (ITC) está rapidamente estabelecendo-se como o método de escolha para a realização de tais estudos. O poder do ITC reside na sua capacidade única para medir processos químicos através da detecção da variação de calor. Como as alterações de calor ocorrem em diversos processos físico-químicos, o ITC tem uma ampla aplicação, que vai desde os estudos de associações químicas e bioquímicas a processos mais complexos que envolvem mudanças de entalpia, tais como a cinética de reações enzimáticas e processos de micelização. Várias características do ITC têm facilitado a sua escolha: é um método sensível, rápido e direto, sem exigência de modificação química (como na cromatografia gasosa) ou imobilização, é a única técnica que mede diretamente a entalpia de associação e por isso elimina a necessidade de uma análise de van't Hoff, que pode ser demorada e propensa à grande incerteza nos valores obtidos dos parâmetros termodinâmicos. A literatura mostra a limitação de última análise pois a equação de van't Hoff não prever variação nas características do sistema com aumento da temperatura. É o caso do processo de formação de agregados micelares onde a formação dos mesmos é acompanhada por desidratação dos monômeros e mudança na associação cátion-ânion. Estes processos não são termo-neutros, e devem ser incluídos da medida, como somente acontece no ITC. Outro exemplo importante de uso de ITC é em estudar associações fármaco-receptor e enzima substrato. Para tais estudos a técnica fornece de maneira rápida, direta e precisa valores da estequiometria de associação (n), da constante (Ka) e entalpia (DH°) de associação das espécies de interesse, entre outras. A partir desses valores, se calcula a energia livre (DG°) e a entropia (DS°) de associação, tendo um completo conjunto de dados termodinâmicos em um único experimento. Assim, ao saber qual fator termodinâmico (entálpico ou entrópico) predomina nos citados exemplos de associação, facilita-se a modificação molecular, por exemplo do fármaco no sentido de otimizar a interação desejada entre esse e o seu receptor. Esta solicitação foi originalmente vinculada ao projeto 2014/22136-4 que visa estudar os efeitos de solventes (molecular, SM, e líquidos iônicos, LIs) sobre processos químicos. Novamente, medidas de ITC permitirão determinar as entalpias das interações entre os componentes de misturas binárias LI-água, LI- SM, e os componentes de tais misturas com os reagentes. Como se trata de projeto multiusuário, as justificativas acima foram baseadas em apenas algumas das possíveis aplicações, os eventuais usuários certamente aumentarão a lista de aplicações possíveis, dando força adicional a esta justificativa. (AU)

Publicações científicas (5)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
CARDOSO, MARCUS V. C.; RIVERA, JOSE D.; VITALE, PHELIPE A. M.; DEGENHARDT, MAXIMILIA F. S.; ABIKO, LAYARA A.; OLIVEIRA, CRISTIANO L. P.; SALINAS, ROBERTO K. CALX-CBD1 Ca2+-Binding Cooperativity Studied by NMR Spectroscopy and ITC with Bayesian Statistics. BIOPHYSICAL JOURNAL, v. 119, n. 2, p. 337-348, JUL 21 2020. Citações Web of Science: 0.
EL SEOUD, OMAR A.; KOSTAG, MARC; JEDVERT, KERSTIN; MALEK, NAVED I. Cellulose Regeneration and Chemical Recycling: Closing the ``Cellulose Gap{''} Using Environmentally Benign Solvents. MACROMOLECULAR MATERIALS AND ENGINEERING, v. 305, n. 4 FEB 2020. Citações Web of Science: 0.
EL SEOUD, OMAR A.; KOSTAG, MARC; JEDVERT, KERSTIN; MALEK, NAVED I. Cellulose in Ionic Liquids and Alkaline Solutions: Advances in the Mechanisms of Biopolymer Dissolution and Regeneration. POLYMERS, v. 11, n. 12 DEC 2019. Citações Web of Science: 0.
KOSTAG, MARC; DIGNANI, MARCELLA TEIXEIRA; LOURENCO, MATHEUS COSTA; BIONI, THAIS DE ALMEIDA; EL SEOUD, OMAR A. Assessing cellulose dissolution efficiency in solvent systems based on a robust experimental quantification protocol and enthalpy data. HOLZFORSCHUNG, v. 73, n. 12, p. 1103-1112, DEC 2019. Citações Web of Science: 3.

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