| Περίληψη |
Οι σφαιρικές πρωτεΐνες είναι φυσικά πολυμερή με συγκεκριμένες λειτουργίες και επιθυμητές ιδιότητες, όπως υψηλή καταλυτική δράση, ανθεκτικότητα και δυνατότητα συναρμογής με πλήθος υποκαταστατών, οι οποίες ιδιότητες είναι δύσκολο να επιτευχθούν μέσω της ανάπτυξης συνθετικών πολυμερών. Λόγω αυτής της ποικιλίας λειτουργιών, οι πρωτεΐνες αυτές προσφέρονται για πολλών ειδών εφαρμογές. Οι μοναδικές δομές και ιδιότητες των πρωτεϊνών μπορούν να συνδυαστούν με τη σταθερότητα, τη δυνατότητα χρήσης πολλών χαρακτηριστικών ομάδων και την ευκολία στην επεξεργασία των συνθετικών πολυμερών, δίνοντας ως αποτέλεσμα υλικά με τα πλεονεκτήματα και των δύο πλευρών. Τέτοιου είδους υβριδικά υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως προϊόντα στη φαρμακευτική, ως μέσα μεταφοράς φαρμάκων, βιοκαταλύτες ή βιοαισθητήρες.
Τελευταία, έχει αναπτυχθεί μια υποομάδα τέτοιων υβριδικών δομών, τα γιγάντια αμφίφιλα μόρια. Τα μόρια αυτά έχουν την ιδιότητα να αυτο-οργανώνονται, έχουν μέγεθος της τάξης των νανομέτρων και αποτελούνται από ένα ένζυμο ή μια πρωτεΐνη ως την υδρόφιλη κεφαλή και μια πολυμερική υδρόφοβη ουρά, τα οποία είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένα μεταξύ τους. Διάφορες μέθοδοι έχουν αναπτυχθεί για τη σύνθεση τέτοιων μορίων. Μια πολύ διαδεδομένη τεχνική είναι η σύνθεση μέσω ενός τύπου ελεγχόμενου πολυμερισμού ελευθέρων ριζών, την ATRP (Atom Transfer Random Polymerization), η οποία αποδίδει πολυμερή με μικρή πολυδιασπορά.
Στην παρούσα εργασία, μελετήθηκε το μέγεθος σε διάλυμα γιγάντιων αμφίφιλων μορίων στο αρχικό και στο τελικό στάδιο της σύνθεσής τους, με την τεχνική της Δυναμικής Σκέδασης Φωτός. Ως υδρόφιλο μέρος των μορίων χρησιμοποιήθηκε η βόεια λευκωματίνη ορού (Bovine Serum Albumin, BSA) και ως υδρόφοβο μέρος το πολυστυρένιο και το πολύ(Ν-ισοπροπυλακρυλαμίδιο). Κατά την πορεία των μετρήσεων, παρατηρήθηκε ότι εμφανίζονται συσσωματώματα στο πρώτο στάδιο της σύνθεσης, όπου η πρωτεΐνη συνδέεται με το μόριο του εκκινητή, το οποίο είναι διαλυμένο σε διμεθυλοσουλφοξείδιο (DMSO). Για να διερευνηθεί αυτό το ζήτημα, έγιναν δοκιμές διάλυσης του μορίου του εκκινητή με ακετονιτριλιο (MeCN) και τετραϋδροφουράνιο (THF).
Αρχικά μελετήθηκε η επίδραση των οργανικών συνδιαλυτών κατά τη διάρκεια της σύνθεσης στην πρωτεΐνη. Για αυτό το σκοπό, η πρωτεΐνη διαλύθηκε αρχικά σε νερό και δοκιμάστηκαν οι τρεις συνδιαλύτες. Παρατηρήθηκε ότι το περιβάλλον του DMSO ήταν το λιγότερο επιθυμητό από την BSA, δίνοντας το μικρότερο μέγεθος για τη διαμόρφωση της πρωτεΐνης. Έπειτα, παρασκευάστηκε η ίδια σειρά δειγμάτων, διαλύοντας αυτή τη φορά την πρωτεΐνη σε ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών 20mM με pH=7.4. Το ρυθμιστικό διάλυμα είναι καλύτερος διαλύτης από το νερό, εξαλείφοντας σχεδόν απόλυτα τα συσσωματώματα της πρωτεΐνης που παρατηρήθηκαν στο νερό και δίνοντας στην πρωτεΐνη μια πιο διογκωμένη διαμόρφωση. Και σε αυτήν την περίπτωση, το DMSO ήταν ο χειρότερος συνδιαλύτης. Έπειτα, μελετήθηκε η επίδραση αυτών των συνδιαλυτών στο μόριο του βιοεκκινητή. Το THF ήταν ακατάλληλο για τη διάλυση του εκκινητή οπότε απορρίφθηκε. Οπότε οι συνθέσεις πραγματοποιήθηκαν με DMSO και με MeCN και ακολουθήθηκαν από τον καθαρισμό των διαλυμάτων με τη μέθοδο της διαπύδισης (dialysis). Σε όλα τα δείγματα υπήρξαν συσσωματώματα μαζί με μεμονωμένες αλυσίδες του μορίου, με διαφορές στο μέγεθος και στην αναλογία των δύο πληθυσμών. Το MeCN έδωσε συγκριτικά τα καλύτερα αποτελέσματα. Παράλληλα, διαπιστώθηκε ότι ο χρόνος, ο όγκος και το μέσο όπου αφήνεται το δείγμα επηρεάζουν τη συσσωμάτωση του μορίου του βιοεκκινητή.
Τέλος, παρουσιάζεται η μελέτη των τελικών δομών των γιγάντιων αμφίφιλων μορίων. Στο μόριο με το PS, το μεγάλο μέγεθος των σωματιδίων που παρατηρείται αποδίδεται πιθανώς στο σχηματισμό κυστιδίων της ένωσης στο ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών. Στο βιοϋβρίδιο με βάση το PNIPAM υπήρξε αντίστοιχα ένας πληθυσμός μεγάλων σωματιδίων σε όλες τις θερμοκρασίες, κάτι που οδήγησε στη διερεύνηση της συσσωμάτωσης κατά τη διάρκεια όλων των σταδίων της αντίδρασης.
|
Μελέτη του μηχανισμού σχηματισμού δομών από γιγάντια αμφίφιλα πολυμερούς - πρωτεΐνης
