FUSÃO DE VESÍCULAS COM A INTERFACE AR-ÁGUA: INFLUÊNCIA DO GRUPO POLAR, CONCENTRAÇÃO DE SAL, E DIÂMETRO

Marcos Gugliotti (PG), Hernan Chaimovich (PQ), Mario J. Politi (PQ)

Departamento de Bioquímica, Instituto de Química, Universidade de São Paulo

palavras-chave: tensão superficial, transição de fase, fusão

Introdução e objetivos: Vesículas e lipossomos podem romper-se quando em contato com a interface ar-água, formando uma monocamada¹. Como consequência, a tensão superficial g (ou a pressão superficial p) sofre uma diminuição (ou aumento, no caso de p). Este fenômeno espontâneo tem sido observado em dispersões de vesículas e lipossomos feitos de lipídios naturais e sintéticos. Ensaios de fusão de vesículas com a interface ar-água são utilizados para estudos da correlação entre mono e bicamadas², e da formação de filmes com proteínas previamente ancoradas³ (de grande interesse para a pesquisa de novos materiais⁴). Monocamadas formadas por espalhamento de solvente e por adsorção de vesículas apresentam as mesmas propriedades⁵, o que faz desta metodologia uma alternativa para a formação de monocamadas sem a contaminação por solventes. O estudo deste fenômeno encontra aplicações também nas áreas biológica e farmacológica, já que a transformação de uma vesícula em uma monocamada é uma alternativa para o estudo do surfactante pulmonar⁶. Porém, poucos trabalhos enfocam a influência do grupo polar, da adição de sal, e das transições de fase neste processo⁷. O presente trabalho tem como objetivo estudar a influência destas propriedades na taxa de fusão de vesículas com a interface ar-água e apontar as principais consequências nas suas diversa áreas de aplicação.

Métodos: Foram preparadas vesículas unilamelares pelos métodos de sonicação e injeção de solvente. O tamanho das vesículas foi determinado por ensaios de espalhamento de luz. Foram testadas vesículas de dipalmitoil/dimiristoil fosfatidilcolina (DPPC/DMPC), dipalmitoil etanolamina (DPPE), e brometo (e cloreto) de dioctadecildimetil amônio (DODAX, X=Cl^-, Br^-). NaCl foi utilizado para verificar a influência de sal, sendo que para estes casos, a concentração de sal na subfase para ensaios de tensão superficial e na preparação das vesículas foi a mesma, garantindo um meio isosmótico. As medidas de g e p foram realizadas num tensiômetro e numa balança de Langmuir, respectivamente. A taxa de fusão com a interface foi medida como Dg/Dt e Dp/Dt, onde t é tempo. As medidas foram feitas em função da temperatura, com precisão de ±0,5^oC, e com uma rampa de aumento de 1,5^oC/min.

Resultados e conclusões: A Figura 1 apresenta os resultados obtidos para dispersões de vesículas de DODAC. A taxa de fusão com a interface varia em função da concentração de NaCl na subfase. Para concentrações de 1 mM de NaCl, a taxa de fusão aumenta rapidamente assim que a temperatura do sistema atinge a região de transição de fase destas vesículas (T_c~37,5^oC). Nota-se, porém, que a adição de sal modifica totalmente o padrão da curva, e as vesículas passam a apresentar um máximo na taxa de fusão (curvas com 10 e 20 mM de NaCl). Vesículas zwitteriônicas, como DPPC e DMPC apresentaram pontos de máximo na

taxa de fusão, os quais correspondem às temperaturas de transição de fase destas vesículas. É notada uma grande semelhança entre as curvas obtidas para as vesículas zwitteriônicas por este método e resultados de ensaios de permeabilidade. Em ambos os casos, o ponto de máximo corresponde à T_c, onde os estados gel e líquido-cristalino coexistem.

Figura 1: Variação da taxa de fusão de vesículas sonicadas de DODAC em função da temperatura para diferentes concentrações de sal.

Os resultados deste trabalho mostram claramente a diferença entre vesículas zwitteriônicas e iônicas, sendo que estas últimas adquirem um "caráter zwitteriônico" em função da concentração de sal, como mostrado na Figura 1. É possível também estimar a T_c das vesículas em função destes ensaios. Vesículas de DODAC com diferentes diâmetros não apresentaram grande variação na taxa de fusão.

Referências: 1) R. Verger, F. Pattus, "Spreading of membranes at the air/water interface", Chem. Phys. Lipids, 16, 285 (1976); 2) R. C. MacDonald, S. A. Simon, "Lipid monolayer states and their relationships to bilayers", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 4089 (1987); 3) Th. Schürholz, H. Schindler, "Lipid-protein films generated from membrane vesicles: selfassembly, composition, and film structure", Eur. Biophys. J., 20, 71 (1991); 4) E. Sackmann, "Supported Membranes: Scientific and Practical Applications", Science, 271, 43 (1996); 5) K. Nag et al., "Spontaneous formation of interfacial lipid-protein monolayers during adsorption of vesicles", Biophys. J., 71, 1356 (1996); 6) M. Obladen et al., "Studies of lung surfactant replacement in respiratory distress syndrome: rapid film formation from binary mixed liposomes", Biochim. Biophys. Acta, 735, 215 (1983); 7) M. Gugliotti, M. J. Politi, H. Chaimovich, "Phase transition of vesicles determined by surface tension measurements: a fast method", J. Coll. Int. Sci., 198, 1 (1998).

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