Αυτοοργάνωση πολυμερών: πολυηλεκτρολύτες και σύμπλοκά τους με πρωτεΐνες

Abstract

The present study concerns the investigation of a) the aqueous solution properties and behavior of the synthetic polyelectrolyte sodium poly((sulfamate-carboxylate)isoprene) (SCPI) and b) the structure, properties and behavior of the micelles formed in aqueous medium, through the self-assembly of the novel amphiphilic block copolymers of the SCPI polyelectrolyte with polystyrene (PS) and poly(ethylene oxide) (PEO) (block copolymers of the types PS-SCPI, PS-SCPI-PEO and SCPI-PS-PEO), as a function of the molecular characteristics and the macromolecular architecture of the synthetic polyelectrolytes, along with the solution conditions (concentration, pH and ionic strength). Furthermore, it deals with the investigation of the complexation process, as well as the nanoscopic structure, properties and behavior of the formed complexes between the SCPI polyelectrolyte and the PS-SCPI, PS-SCPI-PEO and SCPI-PS-PEO polyelectrolyte micelles and lysozyme (HEWL) protein molecules, as a function of the ratio of the two components, the pH and ionic strength of the solution. Dynamic, static and electrophoretic light scattering measurements revealed the strong influence of the intriguing structural characteristics of the SCPI polyelectrolyte (i.e. the pH-dependent charge density and the partially hydrophobic nature of the polyelectrolyte chain), together with the macromolecular architecture of the polyelectrolyte block copolymers, on both the solution properties of the polyelectrolyte and the polyelectrolyte micelles, and the structure, solution properties and behavior of their complexes with lysozyme. In all cases, fluorescence, infrared and circular dichroism spectroscopic studies confirmed the preservation of the protein structure within the complexes.

Η παρούσα μελέτη αφορά τη διερεύνηση α) των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς σε υδατικό διάλυμα του συνθετικού πολυηλεκτρολύτη μετά νατρίου άλας του πολυ((σουλφαμινο-καρβοξυλο)ισοπρενίου) (SCPI) και β) της δομής, των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς των μικκυλίων που σχηματίζονται σε υδατικό μέσο, ως συνέπεια της αυτοοργάνωσης των νέων αμφιφιλικών συμπολυμερών κατά συστάδες του πολυηλεκτρολύτη SCPI με πολυστυρένιο (PS) και πολυαιθυλενοξείδιο (PEO) (συμπολυμερή των τύπων PS-SCPI, PS-SCPI-PEO και SCPI-PS-PEO), συναρτήσει τόσο των μοριακών χαρακτηριστικών και της μακρομοριακής αρχιτεκτονικής των συνθετικών πολυηλεκτρολυτών, όσο και των συνθηκών του διαλύματος (συγκέντρωση, pH και ιοντική ισχύς). Επίσης ασχολείται με τη διερεύνηση της διαδικασίας της σύμπλεξης, καθώς και της νανοσκοπικής δομής, των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς των σχηματιζόμενων συμπλόκων μεταξύ του πολυηλεκτρολύτη SCPI και των πολυηλεκτρολυτικών μικκυλίων των PS-SCPI, PS-SCPI-PEO και SCPI-PS-PEO και των μορίων της πρωτεΐνης λυσοζύμης (HEWL), συναρτήσει της αναλογίας των δύο συστατικών, του pH και της ιοντικής ισχύος του διαλύματος. Όπως διαπιστώθηκε, μέσω μετρήσεων δυναμικής, στατικής και ηλεκτροφορητικής σκέδασης φωτός, τα ιδιαίτερα δομικά χαρακτηριστικά του πολυηλεκτρολύτη SCPI (δηλαδή η μεταβαλλόμενη συναρτήσει του pH πυκνότητα φορτίου και ο εν μέρει υδροφοβικός χαρακτήρας της πολυηλεκτρολυτικής αλυσίδας), καθώς και η μακρομοριακή αρχιτεκτονική των πολυσυσταδικών πολυηλεκτρολυτών, επηρεάζουν σημαντικά τόσο τις ιδιότητες σε διάλυμα του ομοπολυμερικού πολυηλεκτρολύτη και των πολυηλεκτρολυτικών μικκυλίων, όσο και τη δομή, τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά των συμπλόκων τους με τη λυσοζύμη. Σε όλες τις περιπτώσεις, φασματοσκοπικές μετρήσεις φθορισμού, υπερύθρου και κυκλικού διχρωισμού κατέδειξαν τη διατήρηση της δομής της συμπλεγμένης πρωτεΐνης.