USO DE NEUTRONES Y RAYOS X PARA EL ESTUDIO DE NANOSTRUCTURAS EN SOLUCIÓN

P. Y. STEINBERG; G. A. RUMI; J. M. ABBAS; E. DEPAOLI; M. MIRENDA

Encuentro; XLVII Reunión anual de la Asociación Argentina de Tecnología Nuclear; 2023

Se utilizaron técnicas de SANS y SAXS para estudiar la agregación de ibuprofenato de sodio y de salicilato de sodio en solución acuosa. Estos compuestos presentan interés biológico y médico debido a sus propiedades antiinflamatorias, antipiréticas, hidrotrópicas y anfifílicas. Se pudo identificar, a partir de superar una concentración de agregación crítica, la formación de agregados de tamaño nanométrico del orden entre 1 y 4 nm. Se analizó el uso de diferentes modelos de ajuste de los patrones de dispersión experimentales para la descripción estructural de los agregados en solución. Los compuestos con moléculas anfifílicas en su estructura química (hidrótropos y surfactantes) [1] suelen formar agregados moleculares al encontrarse en elevada concentración en agua. Para describir rigurosamente su comportamiento anfifílico desde un punto de vista fisicoquímico, resulta de interés contar con técnicas que proporcionen información detallada del proceso de agregación. Las técnicas que utilizan haces de neutrones y rayos X constituyen, desde hace ya bastante tiempo, herramientas de suma importancia que brindan información complementaria entre sí. En este trabajo se utilizaron técnicas de dispersión de neutrones y de rayos X a bajo ángulo (SANS y SAXS, respectivamente), para el estudio de la agregación de ibuprofenato de sodio (NaIbu) y de salicilato de sodio (NaSal) en solución acuosa. Ambos compuestos presentan interés biológico y médico debido a sus propiedades antiinflamatorias, antipiréticas, hidrotrópicas y anfifílicas [2, 3].El patrón de SANS obtenido para una solución 0,2 M de NaIbu en agua deuterada se ajustó por un modelo de esfera rígida obteniéndose un diámetro de 1,3 ± 05 nm. El patrón de SAXS para la misma muestra se ajustó por un modelo de núcleo-cáscara, obteniéndose un diámetro interno de 1,12 ± 0,01 nm y un espesor de 1,35 ± 0,05 nm. La Figura 1.a muestra los resultados de SANS y SAXS conjuntamente con un esquema simplificado de un agregado de NaIbu. En este esquema se observa que la agregación se produce por la interacción de las cadenas de isobutilo (conformando un núcleo hidrofóbico) y la exposición de los grupos carboxílicos hacia el seno de la solución. A su vez, los iones Na+ se disponen preferentemente cercanos a los grupos carboxílicos en una región espacial que presenta mayor concentración que en el seno de la solución y es la responsable del contraste observado en la señal de SAXS [2]. Figura 1: (a) Patrones de dispersión de neutrones y de rayos X de NaIbu en aguay esquema simplificado del agregado molecular [2]. (b) Patrones de dispersión de neutrones para soluciones de concentración creciente de NaSal en agua.En la Figura 1.b se muestran los patrones de dispersión de SANS para soluciones de salicilato de diferentes concentraciones que varían entre 0,78 y 4,24 M. Los resultados obtenidos son compatibles con la formación de agregados nanométricos correlacionados espacialmente. Para ambas moléculas se pudo identificar, a partir de superar una concentración de agregación crítica, la formación de agregados de tamaño nanométrico del orden de entre 1 y 4 nm. Referencias[1] M. H. Hatzopoulos et al., Are hydrotropes distinct from surfantants?, Langmuir, 2011, 27, 12346-12353.[2] P. Y. Steinberget al., Ibuprofen molecular aggregation by direct back-face transmission steady-state fluorescence, Photochem. Photobiol. Sci., 2022, 21, 1637–1645.[3] D. Balasubramanian et al., Aggregation Behavior of Hydrotropic Compounds in Aqueous Solution, J. Phys. Chem., 1989, 93, 3865-3870.