Estimadores de textura aplicados a la biocatálisis

MARIELA THEILLER; MARIA VICTORIA TOLEDO; RITA D. BONETTO; LAURA E. BRIAND

Mendoza

Congreso; III Congreso Argentino de Microscopía; 2014

Asociación Argentina de Microscopía (SAMIC)

Dado su buena resolución lateral y gran profundidad de foco, el microscopio electrónico de barrido (SEM) es una herramienta muy útil para el estudio de imágenes de muestras que presentan rugosidad. Parámetros obtenidos a partir de dichas imágenes son utilizados para identificar la textura de la imagen y su relación con la superficie de la cual provienen. En particular, ha sido mostrado que los parámetros dper y dmin junto con la dimensión fractal D proveen una buena caracterización de imágenes digitales provenientes de superficies rugosas con características periódicas o cuasi-periódicas. Es de destacar que el parámetro dmin da cuenta del mínimo motivo, con suficiente peso estadístico como para producir esos períodos. El programa FERImage permite calcular estos tres parámetros y otros coeficientes indicativos de la rugosidad superficial, y la isotropía o anisotropía textural de las partículas. El programa utiliza el método del variograma que consiste en graficar, en escala logarítmica, la varianza de las variaciones de textura de una superficie (o variación del nivel de grises en una imagen) para diferentes distancias o pasos (en micrones, nanómetros o pixeles) y en función de tales pasos. El avance en el conocimiento de los mecanismos de acción de los fármacos a nivel molecular ha permitido descubrir la importancia que tiene la estereoquímica de estas sustancias en su eficacia terapéutica. En muchos casos, sólo uno de de los enantiómeros de estas sustancias es farmacológicamente activo, mientras que el otro puede ser inactivo o tóxico. En este contexto, el biocatalizador comercial Novozym® 435 es ampliamente utilizado en la esterificación enantioselectiva de ácidos carboxílicos racémicos a los fines de obtener enantiómeros con actividad farmacológica. Este catalizador está compuesto por esferas de una resina macroporosa sobre las que se encuentra la lipasa B de Candida antarctica (CALB) inmovilizada físicamente. En el proceso de esterificación enantioselectiva, el profeno racémico reacciona con un alcohol en presencia de Novozym® 435 para producir el éster del enantiómero R(-) y agua, lo cual permite la separación del S(+)-enantiómero. El alcohol utilizado en la esterificación difunde en el interior de las esferas del biocatalizador provocando la desintegración del polimetilmetacrilato que constituye el soporte de la enzima CALB. En este contexto, se utilizó la microscopía electrónica de barrido y el posterior análisis de las imágenes a los fines de caracterizar la textura interna del biocatalizador y obtener más evidencias de ese fenómeno. A los fines de obtener muestras de la parte interna de las esferas de Novozym® 435, se embeben en resina y luego se seccionan en finas láminas con un micrótomo. Estos cortes se analizan en un microscopio electrónico de barrido ambiental ESEM FEI Quanta 400 bajo vacío y con una magnificación x20000. El biocatalizador (sin contacto previo con alcohol) posee una dimensión fractal D = 2.8347 ± 0.0027 lo que indica una textura rugosa. Sin embargo, el prolongado contacto con n-propanol y su uso en la reacción de esterificación provocan un cierto alisado en su textura interna. Así mismo, la disminución del parámetro D está acompañada por el aumento de la longitud del patrón que describe la textura (dmin) y la separación entre dichos ?dibujos? descriptores de la textura (dper). Este fenómeno sólo pudo producirse por la difusión del alcohol al interior de las esferas como se comentó anteriormente.