Micelas de polieletrólitos: caracterização, propriedades e aplicações para a incorporação de enzimas

• Processo: 20/11735-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2021
• Vigência (Término): 31 de janeiro de 2024
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Watson Loh
• Beneficiário: Julia Bonesso Sabadini
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 15/25406-5 - Organizando a matéria: colóides formados por associação de surfactantes, polímeros e nanopartículas, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/11317-1 - Design de regras para o encapsulamento de proteínas no interior de micelas de núcleo coacervado (C3M), BE.EP.DD
• Assunto(s): Coloides Micelas Polieletrólitos Enzimas Espalhamento de radiação Espalhamento de raios X a baixos ângulos Calorimetria Espectroscopia de ressonância magnética nuclear
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: coiloide | Estruturas auto-organizadas | micela | polímero | Coloide

Resumo

No interior das células, as funções desempenhadas por proteínas e outras biomoléculas dependem não somente das suas características intrínsecas, mas também de propriedades do meio, como viscosidade, conteúdo de água e concentração de íons. Muitos sistemas biológicos apresentam o processo de separação de fase associativa entre polieletrólitos, formando as chamadas organelas sem membranas. O processo pode ser mimetizado pela complexação entre polieletrólitos de carga oposta, resultando na formação de sistemas bifásicos, com uma fase rica nos componentes (coacervado). Se o processo de coacervação envolver um copolímero contendo um bloco neutro e outro carregado, o coacervado formado apresenta dimensões coloidais, com estrutura do tipo core-shell, denominados por complex coacervate core micelle, ou C3M. O interior das estruturas C3M podem atuar como compartimentos de biomoléculas, mimetizando assim as organelas sem membranas. Vários aspectos relacionados com a compartimentalização de biomoléculas são de fundamental importância, como a estabilidade e estrutura do complexo biomolécula-C3M. Neste sentido, este projeto busca investigar tanto estas questões fundamentais, preparando agregados contendo enzimas compartimentalizadas. Serão estudados eventuais efeitos sinérgicos ou antagônicos sobre a atividade enzimática, quando a enzima estiver encapsulada no interior do coacervado. Como também será preparado um reator recuperável na escala nanométrica. Para isso, serão investigados complexos enzima-C3M, em que o um dos blocos do copolímero, além de hidrofílico e neutro, também seja termoresponsivo. Assim, após a enzima catalisar determinada reação, o coacervado poderá ser separado do meio reacional por meio do aquecimento do sistema, resultando na formação de uma macrofase. Com o posterior resfriamento, a estrutura do coacervado retorna para a sua forma original, permitindo um novo ciclo reacional. Técnicas como espalhamento de luz, espalhamento de raio-x a baixo ângulo, calorimetria de titulação isotérmica e espectroscopia de ressonância magnética nuclear serão utilizadas como forma de acompanhar a formação da estrutura proteína-C3M. Os ciclos enzimáticos serão estudados pela avaliação da cinética e rendimento de reação, monitorando as concentrações de substrato e produto. (AU)