Cepillado de proteínas
Las proteínas son moléculas biológicas de interés para numerosos campos como la medicina, la farmacología, el medio ambiente y la seguridad. Para reducir su adsorción a superficies durante su manipulación se realiza la llamada funcionalización de superficies a través de diminutos cepillos de polímeros solubles en agua neutra (PSAN). Sin embargo, se han realizado pocos estudios mecanísticos de las interacciones proteína-PSAN y el «fracaso del cepillado» (brush failure) ocurre a menudo. Los avances realizados en este campo se han revelado muy útiles para los futuros estudios llevados a cabo en el marco del proyecto «Protein-repellent polymers» (POLYPROT) financiado con fondos europeos. Se seleccionaron dos tipos de proteínas con propiedades de unión diferentes. Las proteínas globulares tales como hemoglobulinas, mioglobinas e insulina se adsorben mediante interacciones débiles e inespecíficas. En cambio, la adsorción de proteínas como los anticuerpos antipolímeros se materializa a través de uniones fuertes y específicas entre los puntos de unión de las proteínas y de los polímeros. Se integraron polímeros de polietilenglicol (PEG) con características específicas (densidad superficial y longitud de polímero) en superficies planas y se incubaron en soluciones proteicas. Se empleó una técnica avanzada de dispersión de neutrones (reflectometría de neutrones con variación de contraste) a fin de determinar la densidad del cepillo. La adsorción de mioglobina a poliestireno hidrofóbico funcionalizado con PEG tiene lugar en dos capas: una capa interna densa en la superficie injertada y una externa menos densa superpuesta. La cantidad de proteína adsorbida en la capa interna fue independiente de la longitud del polímero, pero sin embargo se asoció a una mayor densidad de polímero. La cantidad presente en la capa externa se relacionó con la cantidad de polímero, lo cual indica una dependencia de la longitud y la densidad. Los antibióticos anti-PEG permitieron la unión de los cepillos de PEG injertados a monocapas lipídicas en soportes sólidos mediante una adsorción terciaria específica (es decir, por interacciones proteína-cepillo favorables). El grosor y la densidad de la monocapa adherida aumentaron con el incremento de la densidad superficial del cepillo. Los estudios mecanísticos se acompañaron de progresos en la técnica de ondas estacionarias de rayos X que permitió la caracterización de estructuras a partir de elementos específicos. Se demostró el enorme potencial de la determinación del contenido en azufre para la caracterización de la estructura de las proteínas adsorbidas. La nueva técnica podría resultar muy útil en la caracterización de sistemas biológicos y biomiméticos en interfaces sólido-líquido. En el proyecto POLYPROT se obtuvieron datos de interés para entender mejor los repelentes de proteínas formados por PSAN. Se espera que estos resultados permitan optimizar aplicaciones técnicas y médicas así como intervenciones in vivo.
Palabras clave
Proteínas, adsorción de proteínas, superficies, polímeros solubles en agua, polímeros repelentes de proteínas