Análise do comportamento iônico em sistemas constituídos por micelas aniônicas, zwitteriônicas ou vesículas catiônicas: uma abordagem teórica por aproximação de campo médio - Souza, Tereza Pereira de (2006)
Membranas e organelas constituem estruturas presentes nas células dos organismos. Estas estruturas representam interfaces entre eletrólitos. Uma tentativa de descrever, interpretar e compreender a distribuição iônica nas vizinhanças destas estruturas é feita neste trabalho com a análise de resultados de experimentos obtidos na investigação de alguns sistemas: 1) Sistemas constituídos por micelas de SDS. Medidas do pH nas vizinhanças de superfícies das micelas por sondas derivadas do ácido salicílico mostra variações do pH em termos da concentração de SDS e da concentração de sal adicionado. O objetivo dos experimentos é inferir o comportamento do pH nas vizinhanças de membranas biológicas que, por dissociação de alguns fosfolipídios, podem apresentar segmentos da membrana com carga na superfície. 2) A natureza \"zwitteriônica\" das membranas biológicas motivou o estudo da \"ligação iônica\" em micelas \"zwitteriônicas\", imersas em soluções com eletrólito, em concentrações variadas de sais de Cl- e Br- com os cátions monovalentes, Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+ e tetrametil amônio (TMA+) e bivalentes Mg2+ e Ca2+. Os experimentos consistiram em determinar a concentração de haletos próximos a micela. A técnica de captura química mostra que há um grau de seletividade que não é determinado apenas pela carga iônica. 3) Resultados preliminares do grau de dissociação no interior de vesiculas de, cloreto de dimetildioctadecil amônio, DODAC, indicam que 8% dos monômeros estão dissociados em vesículas com o diâmetro médio em torno de 150 e 300 nm. As leis fundamentais usadas para compreender os resultados estão aliadas a hipótese de que os sistemas estudados estão em equilibrio termodinâmico, que a interação eletrostática é predominante e ao potencial eletrostático é conferido o papel do potencial da força média que atua nos íons. A simplificação adicional consistindo em admitir que os íons se comportam como cargas puntiformes no que se refere à interação eletrostática conduz o modelo teórico à equação de Poisson-Boltzmann que, linearizada, resulta na equação de Debye-Hückel. Hipóteses adicionais se fazem necessárias para formular o modelo como um problema matemático com condições de contorno. Para cada situação as hipóteses adicionais são discutidas. Sistemas hipotéticos são analizados com o intuito de comparar os resultados provenientes da equação de Poisson-Boltzmann e da equação de Debye-Hückel. A análise teórica dos sistemas conduz a resultados em acordo com os valores medidos. Entre as conclusões obtidas, neste trabalho, são mencionados: 1- As sondas derivadas do ácido salicílico mantêm os grupos dissociáveis próximos a superfície, a distância é da ordem de 0,1 nm, mesmo para sondas que apresentam cadeia longa entre o grupo nitrogênio e o grupo dissociável. 2- A especificidade iônica é bem descrita utilizando, além da carga elétrica, a massa do íon. Os íons na superfície de uma micela zwitteriônica têm liberdade translacional e portanto superfícies zwitteriônicas em solução de eletrólito apresentam condutividade elétrica na superfície. 3- As concentrações iônicas no interior de vesículas são uniformes em praticamente toda a região interna, apresentando variações apenas nas vizinhanças da superfície interna carregada eletricamente.