Separação e adsorção de proteínas por membranas nanoestruturadas de poliestireno - MONTE, Rubênia Silveira (2017)
O principal objetivo deste trabalho foi a investigação de membranas de nanoestruturadas de poliestireno (MNPS) como matriz para protocolos de separação de proteínas. As MNPS utilizadas, fabricadas através da técnica de eletrofiação, foram expostas a um tratamento de plasma de ar para permitir sua funcionalização pela inserção de grupos carboxílicos. Examinamos as características químicas, morfológicas e superficiais dessas MNPS, e os parâmetros físico-químicos que mais tiveram influência sobre a adsorção de uma proteína modelo, a Albumina do Soro Bovino (BSA). Para elucidar as propriedades das MNPS, assim como os mecanismos envolvidos entre BSA/MNPS, foram empregadas caracterizações, como microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), quantificação dos COOH pelo método do corante Azul de Toluidina O (TBO), medidas de ângulo de contato, espectroscopia ultravioleta-visível (UV-Vis) e eletroforese. Quando estudada através de MEV, a morfologia das membranas modificadas revelou a presença de nanoestruturas em forma de fibras, com uma porosidade elevada que depende do tempo de exposição ao plasma (0 a 20 min). A análise por FTIR confirmou a incorporação de grupos carboxílicos na superfície das MNPS modificadas, o que é consistente com medidas de ângulo de contato que indicaram o alto grau de hidrofilicidade e, com o método TBO que mostrou a elevada concentração de COOH nas MNPS. Ao estudar a afinidade das membranas carboxiladas pelos grupos amino da BSA, investigamos a variação da capacidade de adsorção das MNPS como função do pH do meio e do tipo de solução tampão utilizada, da concentração inicial de BSA e do tempo de modificação das MNPS pela exposição ao plasma. A análise das soluções de BSA por meio de UV-Vis confirmou a mudança da concentração de proteína no meio, nos permitindo estimar a quantidade de BSA adsorvida pelas MNPS. A maior capacidade de adsorção foi de 55,07 mg/g, para as MNPS submetidas a 14 min de tratamento por plasma e utilizando 500 μL de soluções preparadas com uma concentração inicial de BSA de 3,6 mg.mL⁻¹, em pH 5,0, em meio de 2 M HAc-NaAc (ácido acético-acetato de sódio). Os dados experimentais para a adsorção da BSA pelas MNPS carboxiladas sob estas condições foram bem ajustados pela isoterma de monocamada de Langmuir (R=0,99). As MNPS não só tiveram elevada capacidade de adsorção das moléculas de BSA, mas também foram capazes de liberar a proteína capturada, quando na presença de uma solução básica de 1,5 Tris-HCl (pH 10,0). Finalmente, medidas de eletroforese forneceram evidências de que a estrutura nativa da BSA era mantida após o processo de adsorção/dessorção pelas MNPS revelando peso molecular de 66 kDa. Com base em nossos resultados, e por sua comparação com aqueles relatados em outros trabalhos, os protocolos por nós utilizados aparecem como promissores, com vantagens comparativas associadas com a simplicidade do processo, e com os curtos tempos requeridos para altas taxas de adsorção e de dessorção (5 e 3 min, respectivamente). Sugerimos que essas MNPS modificadas podem se constituir em um promissor material alternativo para a extração de proteínas a partir de amostras biológicas.