Estrutura e termodinâmica de formação dos complexos de polímero de β-ciclodextrina com surfactantes iônicos e efeito da associação do polímero com cadeias de DNA

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Rocha, Júlio Cézar Barbosa
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Físicoquímica; Agentes ativos de superfícies; Ciclodextrina; DNA; Física da Matéria Condensada
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/7705

Os polímeros de β-ciclodextrinas (pβCD) possuem cavidades que, assim como a β-ciclodextrina, são atrativas para a complexação de moléculas. A pβCD pode ser associada a surfactantes iônicos formando um pseudo polieletrólito de carga controlada, que pode ser usado em diversas aplicações relevantes, como por exemplo, a compactação de moléculas de DNA. Contudo, há poucos trabalhos na literatura que estudaram a interação de pβCD com surfactantes e nenhum deles apresentou uma caracterização estrutural e termodinâmica da formação destes complexos. Desta forma, investigamos neste trabalho a formação de complexos de pβCD em solução aquosa com os surfactantes iônicos: dodecil sulfato de sódio, dodecil benzeno sulfonato de sódio e brometo de dodecil trimetil amônio, avaliando o efeito do aumento da força iônica na estrutura e termodinâmica de complexação. Medidas de concentração micelar crítica (cmc) mostraram que os surfactantes associam-se à pβCD preferencialmente, formando micelas apenas após a saturação do polímero. Uma vez saturado o polímero não afeta a formação das micelas nem interage com elas. Medidas diretas do tamanho do polímero mostraram que há a liberação das βCD não ligadas covalentemente a pβCD com a inserção do surfactante, seguido do aumento do tamanho da cadeia, ambas causadas pela repulsão eletrostática das moléculas dos surfactantes. Verificamos que a complexação dos surfactantes com a pβCD é menos estável do que com a βCD. Sugerimos que a diferença é devido a alterações das cavidades da βCD na forma polimerizada. A interação da pβCD com moléculas de DNA foi estudada usando a técnica de pinça ótica para várias concentrações do polímero. Foi determinado que a βCD na forma polimerizada, assim como a βCD monomérica, não atua como intercalante. Entretanto o comprimento de persistência alterou de forma não monótona com a concentração do polímero, reduzindo de ~ 40 nm (DNA puro) para ~ 22 nm na concentração de ~ 10 M de pβCD e entre 10 – 25 M aumentou levemente, estabilizando depois de 25 M. Usamos o modelo proposto por Rocha para determinar parâmetros físico- químicos a partir da variação do comprimento de persistência. Observamos dois tipos de agregados ao longo da cadeia de DNA. Na faixa de 0 – 10 M são formados agregados de 2-3 moléculas de pβCD por sítio da molécula de DNA e entre 10 – 25 M aparecem agregados de 12 pβCD ao longo da cadeia de DNA. A constante de ligação típica desses dois agregados (~ 105 M-1) é maior do que a observada por Alves e colaboradores para a βCD nativa (~ 102 M-1). Portanto a polimerização das βCD potencializa a interação com a molécula de DNA, criando oportunidades para potenciais aplicações usando esses sistemas.