Emulsões múltiplas de coacervados carregadas com enzimas: síntese de gotículas Janus aquosas e autopropulsionadas

• Processo: 24/14333-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Watson Loh
• Beneficiário: Adrià Pérez Calm
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/12071-6 - Arquitetando coloides via interações supramoleculares: de fundamentos a aplicações, AP.TEM
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biosensors | Coacervate multiple emulsions | Enzyme encapsulation and partition | Enzyme-coacervate binding constants | Pickering stabilization | Self-powered Janus droplets | Colloids and interfaces

Resumo

Este projeto visa preparar emulsões coacervadas múltiplas totalmente aquosas contendo coacervados de poli(cloridrato de alilamina)/ácido poliacrílico (PAH/PAA) e poli(cloreto de dialildimetilamônio)/ácido poliacrílico (PDDA/PAA), apresentando gotas Janus. Também planejamos carregar seletivamente enzimas (urease, catalase e glicose oxidase) em uma fase das gotas Janus, avaliando-as como dispositivos micromotores totalmente aquosos. Estudaremos como mudar a composição da emulsão afeta sua morfologia, adicionando um polímero na fase contínua, variando a proporção de policátions e a concentração total de coacervados ou modificando o pH ou a concentração de sal. Além disso, planejamos incrementar a estabilidade de emulsão adicionando partículas, como nanocristais de quitina, plaquetas de amido, microgéis de proteína ou esferas de poliestireno, cuja hidrofilicidade pode se ajustar por meio de funcionalização superficial ou adsorção de proteínas. Após, mediremos as constantes de ligação das enzimas selecionadas com os coacervados com calorimetria de titulação isotérmica (ITC), e determinaremos a eficiência de encapsulação e o coeficiente de partidão nas emulsões múltiplas de coacervados. Esperamos poder correlacionar as constantes de ligação de cada enzima com cada coacervado com a eficiência de encapsulação e o coeficiente de partidão. Finalmente, avaliaremos as gotas Janus como micromotores, medindo a trajetória e o deslocamento quadrático médio das gotas na presencia de substratos para a reação enzimática (ureia, glucose H2O2). Nosso objetivo é explorar o potencial desses sistemas como dispositivos biossensores, correlacionando o coeficiente de difusão das gotas Janus carregadas com enzimas com a concentração do substrato correspondente. Gotas coacervadas Janus monodispersas serão preparadas usando microfluídica.