Un efecto de memoria excepcional en geles poliméricos a base de prolina termosensibles

La poliprolina es un polímero sintético obtenido por homopolimerización de la prolina, un aminoácido que interviene en la formación de proteínas. Químicos del LCPO (CNRS/Instituto Politécnico de Burdeos/Universidad de Burdeos) han estudiado su comportamiento en disolución en agua (El agua es un compuesto químico omnipresente en la Tierra, esencial para todos…). Totalmente soluble en agua, este polímero (Un polímero (etimología: del griego pollus, varios, y meros, parte) es uno…) se agrega por encima de una temperatura (La temperatura es una cantidad física medida con un termómetro y… .) critica y forma un gel. Sorprendentemente, esta transición de fase (En física, una transición de fase es una transformación del sistema estudiado…) presenta una enorme histéresis que confiere a estos geles un efecto memoria (El efecto memoria es un fenómeno físico-químico que afecta a los acumuladores de rendimiento.. .) excepcional. Estos resultados, que se encuentran en la revista Angewandte Chemie International Edition, abren muchas perspectivas para el desarrollo de materiales termosensibles y biocompatibles.

© Colin Bonduelle

La prolina es un aminoácido proteinogénico particular (Un aminoácido es una molécula orgánica con un esqueleto de carbono y…) que contiene un átomo (Un átomo (del griego antiguo ἄτομος [atomos], “que…) nitrógeno (El Nitrógeno es un elemento químico de la familia de los pnictógenos, de símbolo N y…) muy concurrido en comparación con otros aminoácidos. Este volumen hace que las cadenas de prolina en péptidos o secciones de proteínas formen estructuras de hélice rígida muy específicas que juegan un papel importante en muchas funciones biológicas.

Durante mucho tiempo, los científicos han buscado sintetizar macromoléculas a base de prolina para explotar sus estructuras originales y utilizarlas como geles sensibles al calor o agentes anticongelantes para la conservación de cultivos celulares o la industria alimentaria. La gran huella espacial de esta amina ácida (Un ácido es un compuesto químico generalmente definido por sus reacciones…) sin embargo, hace que su homopolimerización sea muy compleja y durante mucho tiempo restringida a la formación de cadenas cortas. Los avances en la polimerización por apertura de anillo (Polimerización designa la reacción química, o el proceso,…) han allanado recientemente el camino para la obtención de largas cadenas de poliprolina en condiciones suaves, cuyas propiedades de autoensamblaje pueden finalmente dilucidarse. Esto, por un lado, para comprender mejor los roles biofísicos y biológicos de las secciones peptídicas de prolina en las proteínas, pero también para desplegar completamente el potencial de aplicación de los materiales funcionales basados ​​en prolina.

En este contexto (El contexto de un evento incluye las circunstancias y condiciones que lo rodean; el…), químicos del Laboratorio de Química (La Química es una ciencia natural dividida en varias especialidades,… ) Polímeros Orgánicos (CNRS/Institut Polytechnique de Bordeaux/Universidad de Bordeaux) prepararon largas cadenas poliméricas basadas en L-prolina, la forma izquierda de prolina, mediante polimerización de apertura de anillo en agua. Luego estudiaron el comportamiento de este polipéptido en el agua en función de la temperatura. A baja temperatura, las macromoléculas son completamente solubles en todas las concentraciones. Cuando el agua se calienta, adoptan una estructura secundaria (Estructura secundaria en bioquímica y biología estructural, se relaciona solo con…) en hélices que se agregan y la solución se vuelve turbia. La temperatura a la que se produce esta transición es función de la longitud de la cadena peptídica, pero depende poco de la concentración en agua.

Sorprendentemente, cuando se baja la temperatura, la solución exhibe una alta histéresis y el polímero permanece agregado varias decenas de grados por debajo de la temperatura de transición. La explicación molecular de este efecto memoria (En términos generales, la memoria es el almacenamiento de información. También es recuerdo…) radica en los cambios de conformación (En química, la conformación de una molécula es la disposición espacial de los átomos que la componen ….) de prolina con la temperatura. Este comportamiento, nunca observado hasta ahora para un homopolímero sintético simple, abre muchas perspectivas para aplicaciones biomiméticas controladas por temperatura o pH, como termómetros de memoria, encapsulación (La encapsulación en general es la noción de poner una cosa en otra. Al generar imágenes, puede…) y la liberación de drogas, etc. Estos resultados han sido objeto de una solicitud de patente y se pueden encontrar en la revista Angewandte Chemie International Edition.

A. Transmitancia de una solución de poliprolina durante un ciclo de calentamiento y enfriamiento. Por encima de 70°C (línea roja), el polímero se agrega y la solución se vuelve turbia. La poliprolina permanece insoluble al enfriarse por debajo de 20°C (línea azul).
B. Estructuras secundarias de la poliprolina: la hélice densa (Helix proviene de una palabra griega helix que significa «espiral». Un objeto con forma…) de PLPI es insoluble en agua, mientras que la hélice más abierta de PLP II es soluble.
© Colin Bonduelle

Referencia:
Efecto memoria en polímeros basados ​​en prolina termosensibles
Mostafa Badreldin, Rosanna Le Scouarnec, Sebastien Lecommandoux, Simon Harrisson, Colin Bonduelle Angewandte Chemie Edición internacional, 15 de septiembre de 2022.
https://doi.org/10.1002/anie.202209530

contactos:
– Colin Bonduelle – Investigador (Un investigador (fem. researcher) designa a una persona cuyo trabajo es investigar…), Laboratorio de Química de Polímeros Orgánicos (LCPO, CNRS/Universidad de Burdeos/INP de Burdeos) – cbonduelle@ enscbp.fr
– Simon Harrisson – Investigador del Laboratorio de Química de Polímeros Orgánicos (CNRS/Universidad de Burdeos/ENSCBP) – sharrisson@enscbp.fr
– Stéphanie Younès – Responsable de comunicación (La comunicación concierne tanto al hombre (comunicación intrapsíquica, interpersonal,…) – Instituto (Un instituto es una organización permanente creada para un fin determinado. Es…) química del CNRS (La El Centro Nacional de Investigaciones Científicas, más conocido por sus siglas CNRS, es el más grande…) – inc.communication@cnrs.fr
– Anne-Valérie Ruzette – Scientific Officer (Un científico es una persona que se dedica al estudio de una ciencia o ciencias y que…) para la comunicación – CNRS Instituto de Química – anne-valerie.ruzette@cnrs.fr
– Christophe Cartier dit Moulin (Un molino es una máquina para moler granos de cereales en harina y, por analogía,…) – Investigador del Instituto de Química Molecular de París y director de proyectos de comunicación científica del INC – inc.communication@cnrs .fr

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