En la física de polímeros , la transición espiral-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 espiral-glóbulo es de importancia en biología debido a la presencia de transiciones espiral-glóbulo en macromoléculas biológicas como proteínas [1] y ADN . [2] También es análogo al comportamiento de hinchamiento de un gel de polímero reticulado y, por lo tanto, es de interés en ingeniería biomédica. para la administración controlada de fármacos. Un ejemplo particularmente destacado de un polímero que posee una transición espiral-glóbulo de interés en esta área es el de la poli (N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm). [3]
Descripción
En su estado de bobina, el radio de giro de la macromolécula escala como la longitud de su cadena a las tres quintas partes de la potencia. A medida que atraviesa la transición bobina-glóbulo, cambia a escala como longitud de cadena a la mitad de la potencia (en la transición) y finalmente a la tercera potencia en el estado colapsado. [4] La dirección de la transición a menudo se especifica mediante las construcciones de transición 'bobina a glóbulo' o 'glóbulo a bobina'.
Origen
Esta transición está asociada con la transición de una cadena de polímero de un buen comportamiento como disolvente a un comportamiento disolvente ideal o Theta a un comportamiento deficiente como disolvente. La transición canónica espiral-glóbulo está asociada con la temperatura de la solución crítica superior y el punto theta de Flory asociado. En este caso, el colapso se produce con el enfriamiento y es el resultado de una energía de atracción favorable del polímero para sí mismo. En cambio, un segundo tipo de transición bobina-glóbulo se asocia con la temperatura de solución crítica más baja y su correspondiente punto theta. Este colapso se produce al aumentar la temperatura y es impulsado por una entropía de mezcla desfavorable. [5] Un ejemplo de este tipo lo constituye el polímero PNIPAAM, mencionado anteriormente. Las transiciones de los glóbulos de la bobina también pueden estar 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 polianfolitos que contienen cargas tanto positivas como negativas, puede ocurrir lo contrario.
Ver también
Citas
- ^ Sherman, E; Haran G (2006). "Transición de la bobina-glóbulo en el estado desnaturalizado de una pequeña proteína" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 103 (31): 11539-11543. Código bibliográfico : 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)". Revista de física química . 102 (16): 6595–6602. Código bibliográfico : 1995JChPh.102.6595V . doi : 10.1063 / 1.469375 .
- ^ Wu, C; Wang X (1998). "Transición de glóbulo a bobina de una sola cadena de homopolímero en solución" (PDF) . Cartas de revisión física . 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 .
- ^ "El glóbulo a la transición de la bobina" . Archivado desde el original el 15 de mayo de 2011 . Consultado el 25 de septiembre de 2010 .
- ^ Simmons, DS; Sánchez IC (2008). "Un modelo para una transición de bobina a glóbulo de polímero inducida térmicamente". Macromoléculas . 41 (15): 5885–5889. Código Bibliográfico : 2008MaMol..41.5885S . doi : 10.1021 / ma800151p .
- ^ Ulrich, S; Laguecir A (2005). "Titulación de polielectrolitos hidrófobos mediante simulaciones de Monte Carlo". Revista de Física Química . 122 (9): 094911. Código Bibliográfico : 2005JChPh.122i4911U . doi : 10.1063 / 1.1856923 . PMID 15836185 .