Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Diversos estudos têm sido realizados utilizando proteínas e oligonucleotídeos adsorvidos em nanotubos de carbono para inúmeras aplicações como, por exemplo, em nanomedicina, catálise, biosensores etc. No entanto, os tipos de interações que ocorrem entre essas biomoléculas e os nanotubos de carbono, as quais certamente influenciam ou mesmo determinam o desempenho desses híbridos, ainda não estão bem entendidos. Esse entendimento é muitas vezes dificultado pela complexidade tanto da estrutura das biomoléculas (a estrutura secundária das proteínas e os diversos resíduos de aminoácidos e bases nitrogenadas contendo diferentes grupos funcionais), quanto da superfície dos nanotubos de carbono quimicamente processados.
O presente trabalho aborda o estudo da interação não covalente entre a proteína ovalbumina (OVA) e o oligonucleotídeo CpG (sequência de bases T*C*G*T*C*G*T*T*T*T*G*T*C*G*T, onde * representa uma ligação do tipo fosforotioato) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWNT), visando ao entendimento da atuação desse sistemas híbridos como nanocarreadores em formulações vacinais. Inicialmente, amostras de MWNT e MWNT oxidados (Ox-MWNT) foram caracterizadas por termogravimetria, espectrometria de energia dispersiva, espectroscopias Raman e no infravermelho (IV), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e titulação potenciométrica. O processo de purificação/oxidação adotado resultou em amostras com pureza de 88% em massa de nanotubos, contendo tubos de até 2 μm (após dispersos), com paredes pouco defeituosas e a superfície funcionalizada com 0,78 mmol.g-1 de grupos ácidos carboxílicos e 0,92 mmol.g-1 de grupos fenólicos. Foram obtidos quatro sistemas híbridos dispersos em solução aquosa, MWNT-OVA, Ox-MWNT-OVA, MWNT-CpG e Ox-MWNT-CpG, os quais foram caracterizados por espectroscopia Raman, no IV e no ultravioleta-visível, potencial Zeta (ξ), MET e dicroísmo circular. De maneira geral, os híbridos obtidos apresentaram alta estabilidade em meio aquoso e seletividade no sítio ligante. Enquanto o CpG interage com ambos MWNT e Ox-MWNT via empilhamento-π, a interação entre a OVA e os nanotubos parece ocorrer principalmente via empilhamento-π com o MWNT e ser dominada por um caráter eletrostático com o O-MWNT. A interação com os nanotubos de carbono altera a liberdade conformacional das biomoléculas estudadas, principalmente a OVA, tendo como consequência o enfraquecimento das ligações de hidrogênio na biomolécula e uma maior definição das bandas vibracionais associadas a cada uma das estruturas secundárias da proteína. / Several studies have been conducted using protein and oligonucleotides adsorbed onto carbon nanotubes for many applications such as nanomedicine, catalysis, biosensors etc. However, the types of interactions that occur between these biomolecules and carbon nanotubes, which certainly influence or even determine the performance of these hybrids, are not yet well understood. This understanding is often hindered by the complexity of both the structure of biomolecules (the secondary structure of proteins and several residues of amino acids and nitrogen bases containing different functional groups), and the chemically processed surface of the carbon nanotubes.
Herein, we describe the non-covalent interaction between the protein ovalbumin (OVA) and oligonucleotide CpG (with specific bases sequence T * C * G * T * C * G * T * T * T * T * G * T * C * G * T, where * is a phosphorothioate bond) and multi-walled carbon nanotubes (MWNT), aimed at understanding the hybrid systems performance as nanocarriers for vaccine formulations. Firstly, MWNT and oxidized MWNT (Ox-MWNT) samples were characterized by thermogravimetry, energy dispersive spectrometry, Raman and infrared (IV) spectroscopies, transmission electron microscopy (MET) and potentiometric titration. The purification/oxidation process resulted in 88% purity samples by mass of nanotubes containing tubes up to 2 micrometers (after dispersed) with slightly defective walls and functionalized surface with 0.78 mmol.g-1 of carboxylic acidic groups and 0.92 mmol.g-1 of phenolic groups. We obtained four hybrids dispersed in aqueous solution, MWNT-OVA, Ox-MWNT-OVA, MWNT-CpG and Ox-MWNT-CpG, which were characterized by Raman, IV, circular dichroism and ultraviolet-visible spectroscopies, Zeta potential (ξ) and MET. All the hybrids obtained showed high stability in aqueous media and selectivity binding site. While CpG interacts with both MWNT and Ox-MWNT via π-stacking, the interaction between the nanotubes and the OVA seems to occur mainly via π-stacking with MWNT and be dominated by an electrostatic character with Ox-MWNT. The interaction with the carbon nanotubes alters the conformational freedom of biomolecules here studied, mainly the OVA, weakening of the intramolecular hydrogen bonds of biomolecule and a higher definition of the vibrational bands associated each one of the protein secondary structure.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:bdtd.cdtn.br:170 |
| Date | 22 February 2013 |
| Creators | João Paulo Coelho |
| Contributors | Clascídia Aparecida Furtado, Adelina Pinheiro Santos, Antero Silva Ribeiro de Andrade, Luiz Orlando Ladeira |
| Publisher | CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte, CTMA - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, CDTN, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do CDTN, instname:Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, instacron:CDTN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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