Transición espiral-glóbulo
| Ciencia de los polímeros |
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En física de polímeros , la transición de espiral a glóbulo es el colapso de una macromolécula desde un estado de espiral expandido a través de un estado de espiral ideal a un estado de glóbulo colapsado, o viceversa. La transición de espiral a glóbulo es importante en biología debido a la presencia de transiciones de espiral a glóbulo en macromoléculas biológicas como las proteínas [1] y el ADN [2] . También es análoga al comportamiento de hinchamiento de un gel de polímero reticulado y, por lo tanto, es de interés en la ingeniería biomédica para la administración controlada de fármacos. Un ejemplo particularmente destacado de un polímero que posee una transición de espiral a glóbulo de interés en esta área es el de la poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm). [3]
Descripción
En su estado de espiral, el radio de giro de la macromolécula escala como la longitud de su cadena elevada a la potencia tres quintos. A medida que pasa por la transición espiral-glóbulo, cambia a escala como la longitud de la cadena elevada a la mitad (en la transición) y finalmente a la potencia un tercio en el estado colapsado. [4] La dirección de la transición a menudo se especifica mediante las construcciones de transición "espiral-a-glóbulo" o "glóbulo-a-espiral".
Origen
Esta transición está asociada con la transición de una cadena de polímeros desde un buen comportamiento de disolvente a través de un comportamiento de disolvente ideal o theta hasta un comportamiento de disolvente deficiente. La transición canónica de glóbulo-espiral está asociada con la temperatura crítica superior de la solución y el punto theta de Flory asociado. En este caso, el colapso ocurre con el enfriamiento y es el resultado de una energía de atracción favorable del polímero hacia sí mismo. Un segundo tipo de transición de glóbulo-espiral está asociado con la temperatura crítica inferior de la solución y su punto theta correspondiente. Este colapso ocurre con el aumento de la temperatura y es impulsado por una entropía desfavorable de la mezcla. [5] Un ejemplo de este tipo lo encarna el polímero PNIPAAM, mencionado anteriormente. Las transiciones de glóbulo-espiral también pueden ser impulsadas por efectos de carga, en el caso de los polielectrolitos . En este caso, los cambios de pH y fuerza iónica dentro de la solución pueden desencadenar el colapso, y el aumento de la concentración de contraiones generalmente conduce al colapso en un polielectrolito cargado uniformemente. [6] En los polianfolitos que contienen cargas tanto positivas como negativas, puede suceder lo contrario.
Véase también
- Temperatura crítica superior de la solución
- Temperatura crítica de solución más baja
- Punto crítico
- Solución ideal
Citas
- ^ Sherman, E; Haran G (2006). "Transición de glóbulo a espiral en el estado desnaturalizado de una proteína pequeña". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 103 (31): 11539–11543. Bibcode :2006PNAS..10311539S. doi : 10.1073/pnas.0601395103 . PMC 1544205 . PMID 16857738.
- ^ Vasilevskaya, VV; Khokhlov AR (1995). "Colapso de una sola molécula de ADN en soluciones de poli(etilenglicol)". Journal of Chemical Physics . 102 (16): 6595–6602. Código Bibliográfico :1995JChPh.102.6595V. doi :10.1063/1.469375.
- ^ Wu, C; Wang X (1998). "Transición de glóbulo a espiral de una cadena de homopolímero simple en solución" (PDF) . Physical Review Letters . 80 (18): 4092–4094. Código Bibliográfico :1998PhRvL..80.4092W. doi :10.1103/PhysRevLett.80.4092. Archivado desde el original (PDF) el 21 de julio de 2011 . Consultado el 25 de septiembre de 2010 .
- ^ "La transición de glóbulo a espiral". Archivado desde el original el 15 de mayo de 2011. Consultado el 25 de septiembre de 2010 .
- ^ Simmons, DS; Sanchez IC (2008). "Un modelo para una transición de bobina a glóbulo de polímero inducida térmicamente". Macromolecules . 41 (15): 5885–5889. Bibcode :2008MaMol..41.5885S. doi :10.1021/ma800151p.
- ^ Ulrich, S; Laguecir A (2005). "Titulación de polielectrolitos hidrófobos mediante simulaciones de Monte Carlo". Journal of Chemical Physics . 122 (9): 094911. Bibcode :2005JChPh.122i4911U. doi :10.1063/1.1856923. PMID 15836185.
