Diseño de superficies bio-funcionales a partir de una estrategia bottom-up

HERRERA, ELISA G.; STRAGLIOTTO, MA. FERNANDA; VALENTI, LAURA E.; GIACOMELLI, CARLA E.

Carlos Paz

Otro; NanoCórdoba 2012; 2012

Facultad de Ciencias Químicas-Universidad Nacional de Córdoba

Diseño de superficies bio-funcionales a partir de una estrategia bottom-up   Elisa G. Herrera, Maria Fernanda Stragliotto, Laura E. Valenti, Carla E. Giacomelli. INFIQC-CONICET. Departamento de Fisicoquímica. Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Nacional de Córdoba.     En el diseño de superficies bio-funcionales, se pretende imitar la alta especificidad y selectividad de los sistemas biológicos para reconocer estructuras particulares a nivel molecular. Los ejemplos naturales del proceso de bio-reconocimiento comprenden diversos sistemas (enzima-sustrato, antígeno-anticuerpo, cadenas simples de ADN), alguno de los cuales se aplica en el diseño de sistemas superficiales (materiales biocompatibles y biomiméticos, biosensores y biochips, etc.). La capacidad de bio-reconocimiento superficial depende de la estructura y orientación de las biomoléculas sobre el sustrato sólido [1-3]. El objetivo de este trabajo es comparar la capacidad de bio-reconocimiento de superficies preparadas a partir de la adsorción física y de la interacción de bio-afinidad entre proteínas His-tag y sitios superficiales Ni(II). En particular, se presentan resultados obtenidos con antígenos y enzimas utilizando las dos estrategias para bio-funcionalizar sustratos de Au y SiO2, con especial énfasis en la interacción proteína-sustrato y en las consecuencias de esa interacción sobre la estructura nativa y la actividad biológica de las proteínas. La reacción de bio-afinidad con las proteínas His-tag, se genera a partir de una estrategia bottom-up, que permite incorporar ligandos que unen Ni(II) con alta afinidad sobre ambos sustratos. La interacción entre las proteínas y el sustrato así como el proceso de desorción, se estudió por reflectometría mientras que la actividad biológica superficial, se evaluó con métodos electroquímicos directos. Si bien la adsorción física ocurre en todas las condiciones, genera cambios conformacionales y proteínas con orientación al azar con una disminuida capacidad de bio-reconocimiento. Por otra parte, la estrategia bottom-up permite inducir la orientación adecuada y mantener la actividad biológica del elemento de bio-reconocimiento sobre el sustrato. Asimismo, representa un diseño simple, de bajo costo y sumamente versátil que puede ser utilizado con distintos sustratos e incluso incorporar nuevas funcionalidades superficiales.   Referencias: 1. C.E. Giacomelli. Adsorption of immunoglobulins at solid-liquid interfaces. Encyclopedia Surface Colloid Science. Somasundaran (Ed.). Taylor Francis 1 (2006) 510-530. 2. M.F. Mora, L.E. Valenti, C.D. García, C.E. Giacomelli. Driving forces and consequences of the adsorption of proteins to carbon nanotubes. Key Eng. Materials: Advanced Bioceramics Medical Applications. Vallet-Regí, Vila-Juarez (Ed.) Trans. Tech. Publications 441 (2010) 75-94. 3. L.E. Valenti, L. Carot, C.E. Giacomelli. Biomolecule and solid substrate interaction: Key factors in developing biofunctional surfaces. Encyclopedia Surface Colloid Science. Somasundaran (Ed.). Taylor Francis 1 (2012) 1-16.   Agradecimientos: Los autores agradecen a ANPCyT, CONICET y SeCyT-UNC por la financiación. EGH y LEV agradecen a CONICET y MFS a FONCyT por las becas.