MIME-Version: 1.0 Content-Type: multipart/related; boundary="----=_NextPart_01D566ED.3D17F440" Este documento es una página web de un solo archivo, también conocido como "archivo de almacenamiento web". Si está viendo este mensaje, su explorador o editor no admite archivos de almacenamiento web. Descargue un explorador que admita este tipo de archivos. ------=_NextPart_01D566ED.3D17F440 Content-Location: file:///C:/6EC361EF/12HerediaFernanda,Articulo.htm Content-Transfer-Encoding: quoted-printable Content-Type: text/html; charset="us-ascii"
Estudio del comportamiento te=
rmotrópico
del DPPC mediante la técnica ESR utilizando spin probe
DTBN
&=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p;
Estudio
del comportamiento termotrópico del DPPC
mediante la técnica ESR utilizando spin probe=
span>
DTBN
María Fernanda Heredia Moyano.[1] , Sandra Fabiola Heredia
Moyano.[2] , Luis Miguel
Santillán Quiroga.[3].
Recibido: 1=
5-05-2019
/ Revisado: 18-06-2019 /Aceptado: 09-07-2019/ Publicado: 28-07-2019<=
span
style=3D'font-size:11.0pt;mso-bidi-font-size:12.0pt'>
Abstract=
. =
&nb=
sp; DOI: https://doi.org/10.33262/cie=
nciadigital.v3i3.3.793
Electron Spin Re=
sonance
(ESR) is an experimental technique for detecting and characterizing chemical
system for unpaired electrons. In presence of an external magnetic field, t=
he
magnetic moments on different centers tend to a=
lign
with the field and hence with each other, whereas in the absence of a field,
the unpaired electrons are aligned randomly.
Electron magnetic
resonance occurs when an electromagnetic wave in the microwave region inter=
acts
with the sample immersed in a magnetic field, in quantum mechanic
this effect is called Zeeman Effect, which is an energy splitting between t=
he
two allowed spin state.
It is important =
to do a
ESR study to prove and make comparisons about what theory says of biologic
components characteristics, in this case a lipid molecule.
This study will =
be developed
preparing a solution and a lipid molecule, then they will be studied in the=
ESR
spectrometer, one by one, and together at different temperatures. Also, to
verify the theoretic and experimental data, the partition parametric will be
used by measuring the intensity of the spectra and using equations at diver=
se
temperatures. The analyse of the obtained data shows that a change of
conformation in the lipid molecule exists when the temperature is increased=
and
the pre transition and main phase are observed.,
the equations of maximum
rainfall intensities
Keywords: ES=
R//DT=
BN //DPPC<=
/span>//Partition parametric.
Resumen.=
La técnica de espectroscopía Elect= ron Spin Resonance (ESR) es una técnica experimental para detectar y caracterizar sistemas químicos que pose= en electrones impares. En presencia de un campo magnético externo, el momento magnético en diferentes centros tienden a alinearse con el c= ampo y además con cada uno de ellos, así como en ausencia del campo los electrones impares son alineados aleatoriamente.
La resonancia magnética del electrón ocurre cuando una = onda electromagnética en la región del microondas interactúa con la muestra inmersa en un campo magnético, a este efecto se le ll= ama efecto Zeeman en mecánica cuántica, que es un movimiento energético split entre dos estados permi= tidos.
Es importante hacer un estudio de ESR para comprobar y hacer comparaciones de lo que nos dice la teoría en cuanto a características de componentes biológicos como en este caso de una molécula lipídica,
Este estudio se realizará preparando una solución y una molécula lipídica y luego serán estudiadas en el espectrómetro ESR por separado y juntas a diferentes temperaturas. Además, para la verificación de los datos teóricos y experimentales se utilizará un parámetro de partición mediante la medición de intensidad del espectro y utilizando ecuacio= nes, a varias temperaturas. El análisis de los datos obtenidos indica que existe un cambio de conformación de la molécula lipídi= ca al incrementar la temperatura y se observa la fase de pretransición = y la transición principal.
Palabras claves: ESR//DTBN //DPPC // Parámetro de partición.
Las membranas lipídicas pueden ser estudiadas a través = de la técnica Electron Spin Resonance ESR, que es una técnica espectroscópica ampliamente usada para determinar el análisis de especies paramagnéticas que contien= en al menos un electrón impar.
Existen en la naturaleza sustancias paramagnéticas estables que puede ser aplicadas con la técnica ESR a especies biológicas = que no contienen especies radicales, se las puede inserir centros paramagnéticos utilizando un spin label = como prueba (Chiesa, M., Giamello, E., pp1-3).
La espectroscopia Electron Spin Resonance ha encontrado constantemente aplicaciones e= n la problemática de la bioquímica y biomedicina, como un medio potente y sensible para la revelación de especies con radicales. De = modo que se aplica tanto a la identificación de radicales intermedios en reacciones metabólicas y cuanto, a observaciones de especies paramagnéticas estables presentes en la naturaleza, o al levantamien= to de radicales producidos por radiaciones externas y también en el análisis de sondas paramagnéticas introducidas en sistemas biológicos específicos (spin labeling).
Este fenómeno se lo conoce con diversos nombres, pero son equivalentes, que tienen la finalidad de enfatizar aspectos diferentes del = mismo fenómeno, entre los más comunes están “Resonancia Paramagnética Electrónica” (EPR) &= oacute; Resonancia Electrónica de Spin (ESR).
El objetivo de este análisis es estudiar el comportamiento
ESR
Esta técnica utiliza la propiedad intrínseca del
electrón, es decir su propio spin s, que hace que el electrón
pueda asociarse con un momento dipolar magnético µ, definido como , donde =
g es
el factor de Landè igual a 2,0023 por
electrón libre y es el magnetón de Bohr defin=
ido
como
. Los valores permitidos de
energía son dados por
considerando que .
En ausencia de un campo magnét=
ico H,
los espines presentes en la muestra se orientan en forma aleatoria en el mi=
smo
estado energético, si se introduce un campo magnético uniforme
con una orientación definida , es decir a lo largo del eje z y
los spines se orientan en la dirección del campo.
La energía de
interacción entre µ y H está definida por la Hamiltonia=
na
de Zeeman , si el campo magnético est&aa=
cute;
orientado sobre el eje z la expresión resultante es la Hamiltoniana =
de
Interacción de Zeeman .
Entonces en un sistema co=
n y con , la interacción de los dipolo=
s con
el campo magnético estático nos lleva a la formación de
dos niveles energéticos, en el cual los dipolos se orientan como vem=
os
en la figura 1.
Figura 1: Niveles energéticos de Zeeman
Comportamiento termotrópico
Los liposomas son vesículas fosfolipídicas con un diámetro variable entre 5 nm y 1 µm, y están normalmente constituidas por una doble capa de fosfolípidos entre otros componen= tes como puede ser también el colesterol.
Al aumentar la temperatura a las moléculas lipídicas, e= stas sufren un cambio conformacional o una transición de fase al absorber= el calor, se puede estudiar el cambio de un estado GEL (estado ordenado) a un estado FLUIDO (estado desordenado).
A bajas temperaturas el Dipalmitoilfosfatidilcol= inaColina (DPPC) se encuentra e un estado ordenado, en fa= se GEL , en el cual las cadenas están en la misma conformación all-trans, se mueven muy poco y presentan una inclinación de 36º respecto a la bicapa.
Si se aumenta la temperatura en alrededor de los 32º C y la bica= pa conserva su fase GEL, pero presenta una ondulación en la superficie,= la cual toma el nombre de fase RIPPLE , a esta fase se la conoce también como PRE-TRANSICIÓN.
Aumentando aún más la temperatura alrededor de los 41&o= rdm; C se llega al estado líquido cristalino, es decir la fase fluida, desordenada . En esta fase las cadenas son desordenadas y el área de la cabeza pol= ar del lípido aumenta.
Coeficiente de
Partición
Para valorar la
concentración de prueba en la región hidrofóbica del D=
PPC
usamos el coeficiente de partición , en donde es la concentración de spin =
probe de los lípidos, mientras es la concentración de spin =
probe en agua.
Preparación de =
la muestra
Se preparó una
solución de Diterbutilnitroxilo DTBN 10<=
sup>-3M
y 5x10-4 M en agua destilada. La concentración de DTBN 5x=
10-4
M se centrifuga y se la mide en el espectrómetro ESR a una
potencia de 10mW, con una frecuencia de modulación del campo de 100k=
Hz y
una amplitud de modulación de 025 Gauss. Se realizaron medidas del
espectro de resonancia del campo a temperaturas de 25°C, 35°C y
50°C.
Se preparó la mues=
tra de
DPPC, disolviendo 7.35 mg de polvo del DPPC en cloroformo y se la
evaporó bajo un flujo de nitrógeno gaseoso, se obtuvo finalme=
nte
una película lipídica al cual se deja reposar en el vac&iacut=
e;o
por 24 horas. Se hidrata la película de DPPC con la solución =
de DTBN
5x10-4 M en agua destilada a 50°C, se insertó en un
capilar para ser medido en el espectrómetro de ESR.
Las medidas del espectro =
del
DTBN en la miscela de DPPC en agua se midieron =
a las
temperaturas de 25°C, 27°C, 30°C, 32°C, 35°C, 37°C,
39°C, 41°C, 43°C, 45°C e 50°C.
Resultados
En la Figura 2 se muestra=
la
sobreposición del espectro del DTBN en tres diferentes temperaturas =
25°C,
35°C y 50°C y podemos ver que, variando la temperatura, la intensid=
ad
del espectro no cambia.
Figura 2 DTB en tres diferentes temperaturas en función del campo magnético
El DTBN en DPPC en solución acuosa a temperatura 25°C y 50°C en la fase GEL y =
la
fase LIQUIDO CRISTALINA se puede observar en la Figura 3 la
sobreposición de los espectros para evidenciar las variaciones.
Figura 3 el DPPC/DTBN a 25 º= ;C en negro y línea cortada y el DPPC/DTBN a 50 &o= rdm;C en rojo y línea continua.
Sobrep=
oniendo
finalmente los espectros del DTBN en DPPC a la temperatura de pre-transición Tp de 35 °C=
y a
la temperatura de la transición principal Tm de 41°C =
como
podemos ver en la Figura 4, en donde verificamos la variación en la
intensidad del espectro que disminuye una vez que el DTBN interacciona con =
el
DPPC.
Figura 4 DPPC/DTBN a temperatura de pre transici&oacu=
te;n
35 °C
y la transición principal a 41 °C
A
través de los espectros de la muestra de DTBN en DPPC registrados a
varias temperaturas, se puede medir la altura hl
y hw, para poder calcular el
parámetro de partición P y el parámetro corregido Pc*,=
los
cuales podemos ver en la Tabla 1.
Tabla 1
Valores de HL, HW, Pc y Pc* en varias temperaturas.
Temperatura |
HL |
HW |
Pc |
Pc* |
25 |
195,25 |
4753,836 |
0,03945 |
0,13099 |
27 |
230,213 |
4574,626 |
0,04791 |
0,1559 |
30 |
212,457 |
4178,573 |
0,04838 |
0,15726 |
32 |
239,782 |
4189,714 |
0,05413 |
0,17358 |
35 |
305,134 |
3535,575 |
0,07944 |
0,24055 |
37 |
338,856 |
3245,185 |
0,09454 |
0,27705 |
39 |
336,9761 |
3135,14 |
0,09705 |
0,28288 |
41 |
756,497 |
2205,29 |
0,25767 |
0,55732 |
43 |
723,706 |
2080,664 |
0,25806 |
0,57562 |
45 |
714,094 |
2002,535 |
0,26286 |
0,57937 |
50 |
678,084 |
1740,176 |
0,28041 |
0,58489 |
Los va= lores de Pc* nos ayuda a estudiar el cambio en función de la temperatura, en = la Figura 5, y se hace una comparación entre la curva experimental con = la distribución de Pc* teóricos.
Figura 5 Coeficiente de partición corregido Pc= * en función de la temperatura.
Conclusiones
·<=
span
style=3D'font:7.0pt "Times New Roman"'> =
Se
puede hacer el estudio del cambio de transición de fase de
moléculas biológicas a través de técnicas de
espectrometría, como en este caso se usó el Electron
Spin Resonance ESR.
·<=
span
style=3D'font:7.0pt "Times New Roman"'> =
Se
comprueba lo que nos dice la teoría que, al cambiar de temperatura a=
una
membrana lipídica, esta pasa de un estado ordenado a un estado
desordenado, habiendo así un cambio de fase.
·<=
span
style=3D'font:7.0pt "Times New Roman"'> =
Se
verifica el cambio del espectro en la mitad cuando el DTBN interacció=
;n
con el DPPC, lo cual quiere decir que la bicapa permite el ingreso del DTBN=
al
aumentar la temperatura.
·<=
span
style=3D'font:7.0pt "Times New Roman"'> =
De
la comparación de la curva teórica y experimental del Pc* en
función de la temperatura se puede notar que hay una similitud en la
zona principal de transición.
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ournals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.97.104411
El
artículo que se publica es de exclusiva responsabilidad de los autor=
es y
no necesariamente reflejan el pensamiento de la Revista Ciencia Digital.
El
artículo queda en propiedad de la revista y, por tanto, su
publicación parcial y/o total en otro medio tiene que ser autorizado=
por
el director de la Revista Ciencia
Digital.
[2] Universidad de la Cal=
abria,
Departamento de Química, Rende, Italia,
herediafhm@gmail.=
com
[3] Escuela Superior Politécnica de Ch= imborazo, Facultad de Ciencias. Riobamba, Ecuador, luis.santillanquiroga@espoch.edu.= ec
&=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp;
=
&=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
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p; &=
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p; &=
nbsp; ISSN:
2602-8085
&=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp;
=
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
&nb=
sp; Vol. 3, N°3.2, p. =
164-173,
julio, 2019