Polyelectrolyte micelles: characterization, properties, and applications for enzyme encapsulation

Autor(es)

Júlia Bonesso Sabadini

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química
• Data de defesa: 2024-06-06

Membros da banca

Watson Loh; Leandro Ramos Souza Barbosa; Juliana da Silva Bernardes; Denise Freitas Siqueira Petri; Fernando Luis Barroso da Silva

• Orientador: Watson Loh; Sarah Louise Perry

Resumo

Coacervados complexos resultam de uma separação de fases associativa comumente envolvendo polieletrólitos de carga oposta. Quando essa interação associativa ocorre entre copolímeros contendo um bloco neutro e outro carregado e homopolímeros de carga oposta, um agregado nanométrico chamado, do inglês, de Complex Coacervate Core Micelle (C3M), é formado. Estudos recentes abordaram a questão da sua estabilidade termodinâmica ou cinética, ainda sem um consenso claro. Para investigar melhor esta questão, estudamos C3Ms formados pela combinação de poli(dialildimetilamônio) e o copolímero poli(acrilamida)-b-poli(acrilato), utilizando diferentes rotas de preparo e avaliando a estrutura das C3Ms resultantes ao longo do tempo. Os resultados obtidos sugerem que se trata de um agregado em equilíbrio. Desse modo, avaliou-se também a fronteira de estabilidade termodinâmica e cinética por meio da variação de parâmetros estruturais e condições externas como o comprimento e a densidade de bloco neutro no shell e força iônica do meio. Foi observado que ao diminuir a densidade do shell, as C3Ms atingiram um estado metaestável, resultando eventualmente na separação de fases. A fronteira de estabilidade da C3M também foi atingida acima da concentração de NaCl de 100 mmol L–1, verificou-se um rápido aumento no raio hidrodinâmico dos agregados. A natureza do bloco neutro também foi avaliada por meio da substituição do bloco neutro de poliacrilamida por um copolímero contendo um bloco de poli(oxido de etileno) (PEO). De maneira semelhante às micelas de surfactantes etoxilados, propriedades termorresponsivas das C3Ms com shell de PEO foram investigadas tomando como base o empacotamento das espécies poliméricas e a morfologia do agregado. Verificou-se que o aumento do tamanho das C3M com a temperatura era consequência de uma alteração morfológica: de agregados esféricos para alongados. Entretanto essas alterações estruturais eram dependentes do comprimento do bloco de PEO. Assim, apesar das diferenças na abordagem entre micelas de surfactante etoxilado clássicas e micelas coacervadas, nossos resultados sugerem que o parâmetro de empacotamento crítico são universalmente aplicáveis em ambos os sistemas. Considerando as diferentes estruturas que puderam ser obtidas, a sua estabilidade, e a similaridade das propriedades dos coacervados com o interior das células, as C3Ms também foram utilizadas como um plataforma para encapsular uma proteína modelo. Nesse contexto, este trabalho propõe a possibilidade de fornecer informações sobre possíveis mecanismos biofísicos pelos quais as células podem controlar a absorção de proteínas em grânulos semelhantes a coacervados. Todos os sistemas foram investigados utilizando principalmente medidas de espalhamento de luz e espalhamento de raio-X a baixo ângulo, assim como criomicroscopia eletrônica de transmissão e microscopia confocal. Além disso, uma vez que o espaço intracelular contém várias proteínas e ácidos nucleicos, a formação de subcompartimentos com espécies específicas deve estar relacionada a diferentes afinidades. Neste contexto, propomos uma nova abordagem para compreender a força do complexo polieletrólito com base na afinidade, especificamente na constante de associação entre as espécies polieletrólito envolvidas obtidas por calorimetria de titulação isotérmica (ITC). Ao empregar peptídeos com tamanho, sequência e composição sistematicamente controlados, oferecemos uma perspectiva para compreender a força de interação entre polieletrólitos de cargas opostas e a formação de coacervados multifásicos (AU)

• Processo FAPESP: 20/11735-5 - Micelas de polieletrólitos: caracterização, propriedades e aplicações para a incorporação de enzimas
• Beneficiário: Julia Bonesso Sabadini
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto