Aviso: Esta página é uma tradução automática da página original em inglês. Por favor note uma vez que as traduções são geradas por máquinas, não tradução tudo será perfeita. Este site e suas páginas da Web destinam-se a ler em inglês. Qualquer tradução deste site e suas páginas da Web pode ser imprecisas e imprecisos no todo ou em parte. Esta tradução é fornecida como uma conveniência.

Caracterizando e isolando (bio) estruturas macromoleculares usando MALS

Thought LeadersAlbena Lederer Head of the Polymer Separation Group Leibniz Institute for Polymer Research

Nesta entrevista, em Albena Lederer, em cabeça do grupo da separação do polímero no instituto de Leibniz para a pesquisa do polímero, em negociações às ciências da vida Notícia-Médicas sobre as técnicas e em métodos usados para compreender e analisar polímeros.  

Albena cobre a teoria e a prática de métodos experimentais para a análise de conformação, a sua aplicação na análise de arquiteturas macromoleculares simples e o uso da conformação e da análise quantitativa para uns sistemas mais complexos.

Por que são a separação e a caracterização de arquiteturas biomacromolecular, e especificamente das macromoléculas, tão importantes?

A polidispersidade em sistemas macromoleculares é uma questão básica que tenha que ser levada em consideração ao ajustar propriedades materiais. A polidispersidade, em termos do peso macromolecular, significa que nós temos tamanhos e comprimentos diferentes de correntes do polímero. Quando nós estamos falando sobre polímeros, outros tema que nós igualmente temos que levar em consideração são topologia: os polímeros são ramificados, que tipo de ramificação fazem eles exibem, e como esta ramificação influenciam a funcionalidade, o número de grupos funcionais e as propriedades da interacção? Estas edições são acopladas directamente com a conformação destes polímeros, conseqüentemente nós precisamos técnicas e métodos de compreendê-los separando e analisando as moléculas em termos do peso molecular, do tamanho, e da conformação.

Que é o método o mais comum usado para a análise de conformação das macromoléculas?

O método principal para a análise de conformação é dispersão de luz estática do multi-ângulo (MALS). MALS dá-nos a relação ângulo-dependente de Rayleigh, que pode ser analisada para determinar a massa do molar e o raio de rotação R.g Agora, tendo a massa do molar e o raio de rotação deste método, nós podemos caber os dados à equação para escalar o fluxo, onde o parâmetro da escamação é acoplado directamente à conformação de uma partícula ou de uma macromolécula. A informações adicionais que nós calculamos desta está a uma densidade aparente; um parâmetro importante, relativo à conformação e à densidade das macromoléculas ou das partículas.

Nós podemos combinar a dispersão de luz estática com a dispersão de luz dinâmica, que nos dá directamente parâmetro do ró assim chamado do `' para compreender a forma de nossas partículas e macromoléculas. O ró é a relação de Rg (determinado de MALS) ao raio hidrodinâmico Rh (determinado da dispersão de luz dinâmica, ou do DLS).

Uma outra maneira de usar a dispersão de luz estática é em combinação com a viscosidade intrínseca.  A conexão entre a viscosidade intrínseca e a massa do molar é a equação assim chamada de Kuhn-Mark-Houwink. Os parâmetros de Kuhn-Mark-Houwink representam uma outra maneira de descrever a conformação das macromoléculas ou das partículas.

Os parâmetros obtidos usando estes métodos são molar-massa-dependentes, assim que significa que nós devemos caracterizar uma série de massas do molar que compreendem uma amostra do polímero. Isto não é geralmente muito fácil de realizar apenas usando diferenças na síntese e em circunstâncias técnicas.

Como nós obtemos uma série da massa do molar?

Geralmente nós executamos o fraccionamento a fim separar uma série de massas do molar. O fraccionamento preparatório é um método conhecido para obter fracções de acordo com a massa do molar; contudo, é muito esforço.

Um método muito mais rápido e mais de alta resolução para obter massas diferentes do molar é cromatografia analítica da exclusão do tamanho (SEC). Esta é uma separação entropia-conduzida que trabalhe separando uma única injecção da amostra em fracções, cada um com uma distribuição muito estreita de massas do molar. O segundo é apropriado para todo o tamanho das macromoléculas das massas muito baixas do molar até diversos milhões.

Um outro método é fraccionamento do campo-fluxo (FFF). Neste método, as partículas são separadas de acordo com suas propriedades da difusão. Isto significa que nós podemos separar umas escalas mais largas da massa do molar comparadas à cromatografia da exclusão do tamanho, sem a cromatografia actual forte da exclusão das forças de tesoura em tamanho. FFF não é como benéfico na escala da massa do molar abaixo de aproximadamente 5000 Daltons onde as macromoléculas penetram a membrana do canal e não elute para os detectores. Contudo, trabalhando com complexos mais grandes, e especialmente com grandes sistemas do biomacromolecule que podem extremamente exceder o limite superior do segundo, FFF é realmente muito útil.

Acoplando uma destas técnicas de separação, segundo ou FFF, com MALS, a detecção específica da viscosidade e DLS entregam resultados muito interessantes e valiosos em termos da separação macromolecular e o caracterização-SEGUNDO-MALS-DLS-iv ou o FFF-MALS-DLS-IV.

Como pode você usar a análise de conformação para determinar arquiteturas macromoleculares simples?

A fim obter a informação conformational completa sobre estes polímeros, nós precisamos de usar acoplados a um detector de DLS. Adicionalmente, nós temos um detector da concentração, que seja necessário a fim analisar inteiramente os dados estáticos da dispersão de luz, e um detector da viscosidade. Assim nós obtemos quatro cromatogramas diferentes deste sistema. Usando toda esta informação nós podemos finalmente calcular nossos três raios diferentes: raio de rotação, raio hidrodinâmico, e raio da viscosidade.

Agora, tendo esta informação, e igualmente a informação sobre as massas do molar, nós podemos finalmente traçar os resultados avaliar o fluxo da escamação e a equação de Kuhn-Mark-Houwink.

Crédito de imagem: Shutterstock/JuanGaertner

Que faz um complexo biomolecular do sistema?

Muitos estes sistemas são baseados nos sistemas de portador multivalentes, que são baseados nas macromoléculas acopladas com tipos diferentes de peptides, anticorpos, ácidos nucleicos, drogas, e assim por diante.

Este acoplamento pode ser covalent, mas na maior parte não é e o emperramento não-covalent é o desafio principal para a caracterização usando métodos de separação e técnicas diferentes da detecção. Nós estamos trabalhando com sistemas do biopolymer ou sistemas biomacromolecular em que uma polidispersidade muito pronunciada existe. Isto significa que nós temos as macromoléculas grandes combinadas com as drogas pequenas, os bioconjugates diferentes ou os biohybrids em tamanhos diferentes, ou mais de dois componentes dentro do um sistema.

Estes sistemas são, na maioria dos casos, responsivos contra circunstâncias externos. Nós temos que compreender como a conformação depende das circunstâncias e do estado que alcançam. Nós igualmente precisamos tipicamente de determinar a quantidade de droga, por exemplo, e de compreender os processos do auto-conjunto dos sistemas.

Que é o melhor método para executar a análise de conformação nestes sistemas complexos?

O fraccionamento de fluxo de campo assimétrico do fluxo (AF4) é um método ideal para ajudar-nos a compreender as propriedades de sistemas biomacromolecular. A separação que usa este método trabalha de acordo com coeficientes de difusão de partículas ou de macromoléculas feitas sob medida diferentes, e as baixas forças de tesoura permitem que uma escala larga da massa do molar seja analisada.

Nós podemos muito facilmente mudar o eluente (pH) e, usando AF4 conjuntamente com detectores diferentes, caracterizar distribuições da massa do molar e de tamanho, assim como quantitativa caracterizar, por exemplo, uma quantidade de droga encapsulada. Quando AF4 for acoplado com detecção que de MALS e de DLS nós podemos obter parâmetros da conformação em termos do exponente da escamação assim como do parâmetro da forma, ró.

Crédito de imagem: Shutterstock/JuanGaetner

Como você realiza a análise da quantificação de sistemas biomacromolecular complexos?

Nós executamos a análise da quantificação nestes sistemas por MALS acoplados com o RI e a detecção UV.

Um bom exemplo deste é a quantificação dos polymersomes: vesículas baseadas em componentes copolymeric com as peças hidrofóbicas e hidrófilas, similares aos lipossoma, que podem auto-montar e encapsulam outras moléculas. Estes polímeros são ligados de modo que, segundo o valor de pH, possam encolher ou abrir sua membrana, permitindo que as moléculas pequenas do convidado penetrem. Eu usarei o exemplo do myoglobin encapsulado em um polymersome que, segundo o valor de pH, possa transformar o guaiacol no biphenoquinone.

A pergunta aparece, quantas moléculas do myoglobin pode ser encapsulada dentro de uma polymersome? A fim responder a esta pergunta nós usamos AF4 acoplados a MALS e à detecção UV a fim detectar o myoglobin e o polymersome.

O Myoglobin e polymersome têm tamanhos muito diferentes. Quando o myoglobin for aproximadamente 17.000 Daltons, os polymersomes têm tamanhos além de 100 nanômetros. A detecção UV do myoglobin mostra um sinal claro quando o polymersome produzir o mesmo sinal de MALS com ou sem o myoglobin. Conseqüentemente, detectando o myoglobin residual que não é encapsulado nos polymersomes, nós podemos para trás-calcular a quantidade de polymersome encapsulado.

Que outras aplicações de SEC-MALS-DLS-IV e de FFF-MALS-DLS você prevêem?

Nós usamos estas técnicas extensivamente para caracterizar polímeros dendrítico e pseudo--dendrítico, a agregação e o auto-conjunto macromolecular, a formação de biohybrids que acoplam proteínas e biopolymers, e a nano-capsulagem de drogas pequenas da molécula (assim como de proteínas). Além destes, os métodos são extensamente aplicáveis a muitos sistemas macromoleculares e supromacromolecular, especialmente no contexto de materiais e do nanotherapeutics novos.

Onde podem nossos leitores ir encontrar mais?

Para encontrar satisfaça mais para visitar www.wyatt.com/Polymers e www.wyatt.com/Nanoparticles.

Sobre Albena Lederer

Albena Lederer é um cientista no departamento analítico do instituto da química macromolecular em IPF Dresden e cabeça do grupo da separação do polímero.

É um professor extraordinário na química do departamento e na ciência do polímero da universidade de Stellenbosch.

Citations

Please use one of the following formats to cite this article in your essay, paper or report:

  • APA

    Wyatt Technology. (2019, June 25). Caracterizando e isolando (bio) estruturas macromoleculares usando MALS. News-Medical. Retrieved on September 19, 2020 from https://www.news-medical.net/news/20190626/Characterizing-and-Isolating-(Bio)macromolecular-Structures-using-MALS.aspx.

  • MLA

    Wyatt Technology. "Caracterizando e isolando (bio) estruturas macromoleculares usando MALS". News-Medical. 19 September 2020. <https://www.news-medical.net/news/20190626/Characterizing-and-Isolating-(Bio)macromolecular-Structures-using-MALS.aspx>.

  • Chicago

    Wyatt Technology. "Caracterizando e isolando (bio) estruturas macromoleculares usando MALS". News-Medical. https://www.news-medical.net/news/20190626/Characterizing-and-Isolating-(Bio)macromolecular-Structures-using-MALS.aspx. (accessed September 19, 2020).

  • Harvard

    Wyatt Technology. 2019. Caracterizando e isolando (bio) estruturas macromoleculares usando MALS. News-Medical, viewed 19 September 2020, https://www.news-medical.net/news/20190626/Characterizing-and-Isolating-(Bio)macromolecular-Structures-using-MALS.aspx.