Estudo do transporte de polímeros através do nanoporo proteico unitário banhado por solução de sais de hofmeister
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Data de Publicação: | 2018 |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/49732 |
Resumo: | A translocação de polímeros em espaços nanoconfinados ocorre na biologia, medicina e tecnologia. Polímeros abióticos e bióticos podem ser translocados através de espaços nanoconfinados visando o desenvolvimento de dispositivos analíticos baseados no método de sensoriamento estocástico por pulso resistivo no nanoporo (SEPRN). O SEPRN consiste em um método elétrico para a detecção de moléculas individuais que, ao entrar no nanoporo, causam bloqueios transitórios de sua condutância. A magnitude desses bloqueios depende da relação entre o volume molecular e o volume do poro, possibilitando a obtenção de informações sobre a dinâmica de translocação e a interação do polímero-cosoluto-nanoporo. Sabe-se que o transporte do poli (etileno glicol) através do nanoporo protéico da α-hemolisina (αHL) de Staphylococcus aureus é considerado um bom modelo para estudo de detecção e translocação de polímeros abióticos em sistemas nanoconfinados, no entanto, são raríssimos, estudos com polímeros sintéticos mais complexos. Neste contexto, estudamos o transporte do poli (vinil álcool) (PVA) e do poli (vinil pirrolidona) (PVP), através do nanoporo da αHL incorporada em bicamada lipídica plana banhada por soluções de sais de Hofmeister visando esclarecer seu processo de translocação, e também determinar as condições adequadas para detecção destes polímeros em meios aquosos. A formação da bicamada lipídica, incorporação do nanoporo e a aquisição dos registros das correntes iônicas ocorreram em condições de fixação de voltagem. As soluções utilizadas foram KCl, CsCl ou RbCl 4M, Tris 5 mM, pH 7,5 a 25°C. Demonstrou-se principalmente que:i) o nanoporo da αHL detecta o PVA e o PVP nas soluções analisadas, porém, o KCl é mais adequada; ii) O PVA induz quatro tipos de pulsos resistivos e dois modos de translocação; iii) A frequência de translocação e o tempo de permanência do PVA no nanoporo são dependentes do potencial transmembrana; iv) As constantes de associação e de dissociação do complexo PVP-nanoporo dependem do tipo de íon de Hofmeister; v) O PVP induz três tipos de pulsos resistivos e um modo de translocação. Finalmente, propomos que cátions de Hofmeister podem formar complexos com o PVA e PVP, tornando-os moléculas carregadas, influenciando na interação e translocação destes polímeros através de espaços nanoconfinados. |
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AGUIAR, Juliana Pereira dehttp://lattes.cnpq.br/4028194578401421http://lattes.cnpq.br/0681322721384641http://lattes.cnpq.br/8104409659314529RODRIGUES, Cláudio GabrielPOL-FACHIN, Laércio2023-04-24T11:32:33Z2023-04-24T11:32:33Z2018-07-26AGUIAR, Juliana Pereira de. Estudo do transporte de polímeros através do nanoporo proteico unitário banhado por solução de sais de hofmeister. 2018. Tese (Doutorado em Inovação Terapêutica) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2018.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/49732A translocação de polímeros em espaços nanoconfinados ocorre na biologia, medicina e tecnologia. Polímeros abióticos e bióticos podem ser translocados através de espaços nanoconfinados visando o desenvolvimento de dispositivos analíticos baseados no método de sensoriamento estocástico por pulso resistivo no nanoporo (SEPRN). O SEPRN consiste em um método elétrico para a detecção de moléculas individuais que, ao entrar no nanoporo, causam bloqueios transitórios de sua condutância. A magnitude desses bloqueios depende da relação entre o volume molecular e o volume do poro, possibilitando a obtenção de informações sobre a dinâmica de translocação e a interação do polímero-cosoluto-nanoporo. Sabe-se que o transporte do poli (etileno glicol) através do nanoporo protéico da α-hemolisina (αHL) de Staphylococcus aureus é considerado um bom modelo para estudo de detecção e translocação de polímeros abióticos em sistemas nanoconfinados, no entanto, são raríssimos, estudos com polímeros sintéticos mais complexos. 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Abiotic and biotic polymers can be translocated through nanoconfined spaces for the development of analytical devices based on the nanospore resistive pulse stochastic sensing method (NRPS). NRPS consists of an electrical method for the detection of individual molecules that, upon entering the nanopore, cause transient blockages of their conductance. The magnitude of these blocks depends on the relationship between the molecular volume and the pore volume, making it possible to obtain information about the translocation dynamics and the interaction of the polymer-cosolute-nanopore. It is known that the transport of poly (ethylene glycol) through the protein nanopore of α-hemolysin (αHL) of Staphylococcus aureus is considered a good model for the study of detection and translocation of abiotic polymers in nanoconfined systems, however, they are very rare, studies with more complex synthetic polymers. In this context, we studied the transport of poly (vinyl alcohol) (PVA) and poly (vinyl pyrrolidone) (PVP) through the nanopore of αHL incorporated in a lipid bilayer bathed by solutions of Hofmeister salts in order to clarify its translocation process, and also to determine the suitable conditions for detection of these polymers in aqueous solution. The preparation of planar lipid bilayer, and single nanopore insertion into membrane, and records of ionic currents were conducted in conditions of voltage clamp. Solutions used were KCl, CsCl or 4M RbCl, 5 mM Tris, pH 7.5 at 25 ° C. It was mainly demonstrated that: i) nanopore of αHL detects PVA and PVP in the solutions analyzed, however, KCl is more adequate; ii) The PVA induces four types of resistive pulses and two modes of translocation; iii) The translocation frequency and the residence time of the PVA in the nanopore are dependent on the transmembrane potential; iv) The association and dissociation constants of the PVP- nanopore complex depend on the Hofmeister ion type; v) PVP induces three types of resistive pulses and one mode of translocation. Finally, we propose that Hofmeister cations can form complexes with PVA and PVP, making them molecules loaded, influencing the interaction and translocation of these polymers through nanoconfined spaces. Thus, our results can give a new insight into the dynamics of polymer translocation in nanoconflation systems and contribute to the development of nanopore-based devices.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Inovacao TerapeuticaUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessBiotecnologiaBiossensoresCanais iônicosEstudo do transporte de polímeros através do nanoporo proteico unitário banhado por solução de sais de hofmeisterinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Juliana Pereira de Aguiar.pdfTESE Juliana Pereira de Aguiar.pdfapplication/pdf4446352https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49732/1/TESE%20Juliana%20Pereira%20de%20Aguiar.pdfd0fa479ebc681030746d76df88cbbe0fMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49732/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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