Propiedades termodinámicas y difusionales de films lipídicos en diferentes agregados supramoleculares

Abstract

En ciencia, cuando intentamos abordar un problema de la realidad, la definición de un modelo teórico o experimental, así como su elección, son cruciales. Es importante saber qué modelo debemos utilizar para responder a nuestros interrogantes, así como no menos importante es conocer qué preguntas pueden ser respondidas mediante la interpretación de dicho modelo. En relación a esto, a lo largo de esta tesis intentaremos dar respuesta a preguntas relacionadas con la similitud y validez de resultados obtenidos a través de la utilización de distintos modelos experimentales de membranas lipídicas. En el laboratorio de trabajo se ha observado que el efecto de cada fase en coexistencia sobre las propiedades del sistema, depende del porcentaje en área de cada fase. La mayor parte de los estudios del grupo de investigación previos a este trabajo de Tesis, se enfocaron en sistemas formados por monocapas de moléculas dipolares neutras y cargadas. Durante el desarrollo de esta Tesis Doctoral, se abarcó también el estudio de bicapas con diferentes texturas, y propiedades dinámicas. La utilización de diferentes modelos de membrana permite controlar distintas variables. En las monocapas de Langmuir (LMs) se puede variar la densidad molecular mientras se registran la tensión superficial y el potencial de superficie, y la membrana puede ser observada en simultáneo por microscopía de ángulo de Brewster (BAM) o microscopía de fluorescencia (FM). Mediante la utilización de esta última técnica, se pueden visualizar vesículas unilamelares gigantes (GUVs) y estudiar las deformaciones fuera del plano de la membrana. Por otra parte, las bicapas planas free-standing facilitan los estudios de permeabilidad y de seguimiento de partícula única, pero poseen menor estabilidad que las vesículas. Las bicapas soportadas poseen la ventaja de que pueden ser caracterizadas mediante la utilización de técnicas de alta resolución y sensibilidad, como microscopía de fuerza atómica, difracción de rayos X, reflectividad de neutrones, y microbalanza de cristal de cuarzo. De esta manera, cada modelo posee ciertas ventajas y desventajas, y, dependiendo de la pregunta que se quiera responder se deberá escoger cuál es el más apropiado para tal fin. Para ello, es esencial conocer la influencia que tienen las condiciones de preparación sobre el film lipídico, que determinarán la validez de los resultados obtenidos con cada modelo. En biofísica, se utilizan indistintamente diferentes modelos experimentales para estudiar fenómenos que ocurren en las membranas biológicas, sin embargo, existen pocos estudios tendientes a comparar los resultados obtenidos con los diferentes modelos entre sí, como se explicó anteriormente. De esta manera, surge el objetivo general de la presente Tesis Doctoral, que consiste en comparar las propiedades de membranas lipídicas organizadas en diferentes modelos de monocapas y bicapas, investigando el efecto de la densidad dipolar y el estado de ionización de las moléculas que forman el dominio lipídico. Adicionalmente, se establecen los siguientes objetivos específicos:- Comparar el diagrama de fases de mezclas lipídicas entre diferentes modelos de membrana, investigando el origen de las posibles diferencias observadas. Analizar el efecto de las interacciones electrostáticas en bicapas comparadas con monocapas. Evaluar los factores que determinan la textura en bicapas.