Desarrollo de un nuevo nanocompósito biomimético, CuPPIX@MNPs, para la extracción en fase sólida de biomoléculas

BERENICE D. CROS; DABAS, PAULA; SILVIA SOTO ESPINOZA; GABRIELA LEZCANO; CARBALLO, ROMINA; SOFIA AVILA; NORA VIZIOLI

Corrientes

Congreso; XI Congreso Argentino de Quimica Analitica; 2021

Asociacion Argentina de Quimicos Analiticos

La preparación de la muestra es una etapa fundamental de cualquier determinación analítica, y en particular, la extracción en fase sólida (SPE) es un procedimiento clásico, especialmente usado para separar los analitos en matrices complejas, para su posterior análisis químico. El enriquecimiento del analito y la recuperación del mismo en su totalidad han motivado el estudio, diseño y desarrollo de la extracción magnética en fase sólida (MSPE) empleando nanomateriales que permitan la extracción y preconcentración de compuestos de interés aplicando un campo magnético externo1. En el diseño de nanocompuestos magnéticos eficientes, las porfirinas libres de metales se han utilizado como recubrimiento orgánico de nanomateriales, pero hasta el momento no se han presentado polímeros de metaloporfirinas para recubrir la superficie de nanopartículas de Fe3O42.En este trabajo se presenta un nuevo nanocompósito, CuPPIX@MNPs, que combina las características únicas del polímero de Cu(II) protoporfirina IX dimetiléster (CuPPIX) con las propiedades de las nanopartículas magnéticas de Fe3O4 (MNPs), generando una nanoestructura biomimética Fe-Cu similar a las hemo-proteínas3. El nanocompósito, CuPPIX@MNPs, se obtuvo a partir de la electropolimerización de CuPPIX sobre partículas de Fe3O4 en medio orgánico, lo cual evitó la oxidación y agregación de la magnetita, además de conferirle una particular funcionalidad hacia péptidos conteniendo residuos de histidinas. CuPPIX@MNPs fue caracterizado mediante microscopia electrónica de barrido con análisis por energía dispersiva de rayos X (SEM/EDX), microscopía electrónica de transmisión (TEM), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y medidas de saturación magnética (VSM). Este nanocompuesto mostró interesantes propiedades magnéticas (43 emu g-1 para CuPPIX@MNPs vs 74 emu g-1 para MNPs sin recubrimiento) que han sido investigadas junto con los mecanismos involucrados en la adsorción selectiva de péptidos. Los estudios FTIR y VSM y los experimentos con neocuproína y angiotensina mostraron un comportamiento diferencial del Cu (II) de la porfirina en el ambiente magnético. CuPPIX@MNPs y la electroforesis capilar (CE) combinadas se aplicaron a la extracción de angiotensina I, que se propuso como un péptido modelo debido a su relevancia biológica y a su secuencia de aminoácidos que incluye dos residuos de histidina. A pH 7, CuPPIX@MNPs mostró alta afinidad hacia la angiotensina con una adsorción del 90 % respecto del 49 % alcanzado para las MNPs sin recubrimiento. Se consideraron diferentes condiciones de adsorción y desorción (pH, fuerza iónica, ACN, EDTA, imidazol), y también se ajustaron los datos experimentales a las isotermas de Langmuir y Freundlich. Los parámetros obtenidos de este ajuste fueron qm = 2,55 mg g-1 y b = 0,012 L mg-1 para el modelo de Langmuir (MNPs sin recubrimiento), y KF = 0,4105 mg g-1 y n = 2,09 para el modelo de Freundlich (CuPPIX@MNPs). Esto muestra que CuPPIX@MNPs presenta una superficie de adsorción heterogénea con diferentes sitios de adsorción, y el exponente de Freundlich (n) mayor a 1 sugiere una fuerte interacción de adsorción entre la angiotensina y el nanomaterial biomimético magnético4. Finalmente, en este trabajo se propone que las interacciones entre el metal, la estructura porfirinica y el centro de la magnetita inducen cambios en el estado conformacional del cobre que le confieren al nuevo nanomaterial una alta selectividad hacia los residuos de histidina. De esta manera, demostramos que la combinación de las características intrínsecas de las MNPs y sus interacciones con la metaloprotoporfirina IX dimetiléster puede proponerse como una estrategia muy útil para el diseño de MSPE eficientes, siendo CuPPIX@MNPs el primer sorbente biomimético magnético descrito con aplicación para péptidos.1.Yang, Q.I., Dong, Y.I, Qiu, Y., Yang, X., Cao, H., Wu, Y. (2020). Colloids Surf. B, 191, 111014. 2.Yua, J., Zhu, S., Pang, L., Chen, P., Zhu, G.-T. (2018). J. Chromatogr. A, 1540, 1–10. 3.Adam, S. M., Wijeratne, G. B., Rogler, P. J., Diaz, D. E., Quist, D. A., Liu, J. J., Karlin, K. D. (2018). Chem Rev., 118 (22), 10840–11022.4.Nanta, P., Kasemwong, K., Skolpap, , W. (2018). J. Environ. Chem. Eng., 6 (1), 794–802.Agradecimientos: Los autores agradecen a la UBA (UBACyT20020170100155BA, UBACyT21020210200122B) y al CONICET (PIP11220130100029CO) por los financiamientos otorgados para este trabajo. SSE agradece a CONICET por la beca posdoctoral recibida.