Estudo da interação de líquidos iônicos anfifílicos com sistemas biomiméticos de membrana: uma abordagem estrutural e espectroscópica

Autor(es)

Natália Fernandes de Oliveira

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física (IF/SBI)
• Data de defesa: 2021-03-11

Membros da banca

Leandro Ramos Souza Barbosa; Luciana Magalhães Rebelo Alencar; Thereza Amélia Soares da Silva

• Orientador: Leandro Ramos Souza Barbosa

Resumo

Os Líquidos iônicos (LIs) são uma classe interessante de moléculas orgânicas que tem sido objeto de diferentes estudos nos últimos anos. Tipicamente, LIs são compostos por um cátion orgânico e um ânion orgânico ou inorgânico, e podem ser encontrados no estado líquido a temperaturas abaixo de 100°C. Devido à sua geometria peculiar, estes compostos possuem uma vasta gama de aplicações em diversas áreas do conhecimento como química verde, farmacologia, biomedicina e bionanotecnologia. Apesar disso, pesquisas recentes mostraram que a toxicidade dos LIs é maior do que se acreditava anteriormente, particularmente com sistemas de relevância biológica. Desta forma, vários estudos físico-químicos das interações entre LIs e sistemas de membrana biomimética foram realizados a fim de identificar os mecanismos moleculares por trás dessa toxicidade. O principal objetivo deste projeto é obter mais informações sobre a ação do líquido iônico cloreto de 1-tetradecil-3-metilimidazólio ([C14mim]Cl) em sistemas de membranas biomiméticas para verificar os mecanismos moleculares por trás de sua toxicidade. Para isso, utilizaram-se os lipídios POPC (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3- phosphocholine), esfingomielina e colesterol na composição de vesículas que simulam o comportamento da membrana plasmática de eritrócitos e analisou-se a influência de diferentes concentrações de LIs em suas propriedades estruturais. As interações entre esses sistemas lipídicos e o LI em questão foram estudadas através de diferentes técnicas biofísicas: espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS), supressão de fluorescência, espalhamento dinâmico de luz (DLS), potencial zeta, microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e crio-microscopia (Crio-EM). De acordo com os resultados, o LI interagiu com a bicamada. O diâmetro hidrodinâmico das vesículas aumentou de (133.3 ± 0.3)nm para (138 ± 1)nm conforme o LI foi adicionado, e nas micrografias foi possível observar uma região escura em torno das vesículas, ausente nos sistemas sem o líquido iônico. O potencial zeta das membranas passou de (-1.4 ± 1.6)mV para (61.5 ± 1.4)mV quando se adicionou 30% de LI, ficando claro que o líquido iônico alterou a carga superficial das vesículas e sua estabilidade. Com as medidas de SAXS, observou-se que as moléculas do líquido iônico estão concentradas na parte externa da membrana. O parâmetro fLI relacionado com a posição do LI foi sempre maior que o parâmetro fpol relacionado com a posição da cabeça polar dos lipídios, indicando que o LI está na região externa ao redor da bicamada. O líquido iônico também alterou algumas propriedades estruturais da membrana, como a área por lipídio A, que aumentou conforme o LI foi adicionado, e a posição da molécula de colesterol fchol, que se aproximou cada vez mais da superfície da membrana. No entanto, mesmo para concentrações maiores, o LI não foi capaz de penetrar na membrana, fato confirmado pelas medidas de supressão de fluorescência, na qual nenhum efeito foi evidenciado, pelo menos para razões LI:Lipídio menores que 3:10. As intensidades do espectro de emissão permaneceram sempre próximas, e as porcentagens de vazamento com valores inferiores a 20%. (AU)

• Processo FAPESP: 18/04796-8 - Estudo da interação de líquidos iônicos anfifílicos com sistemas biomiméticos de membrana: uma abordagem estrutural e espectroscópica
• Beneficiário: Natália Fernandes de Oliveira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado