Síntesis y caracterización de materiales con actividad biológica. Evaluación in situ de estrés celular durante la encapsulación en sílice de células vivas

MATÍAS LANÚS MENDEZ ELIZALDE; PERULLINI ANA MERCEDES; CORREA GARCIA SUSANA

Buenos Aires

Congreso; XXXII Congreso Argentino de Química; 2019

Asociacion Quimica Argentina

Motivación: La química sol-gel de la sílice muestra un creciente interés por la síntesis de materiales con actividad biológica (MBA) a través de la encapsulación de macromoléculas y células completas para diferentes aplicaciones, como el diseño de biosensores, biorreactores modulares, dispositivos de filtración o recubrimientos. La encapsulación de entidades biológicamente activas dentro de matrices inorgánicas implica una limitación intrínseca en las condiciones de síntesis, ya que el proceso global debe evolucionar dentro de restricciones químicas biocompatibles (pH, actividad del agua y fuerza iónica) impuestas por el huésped biológico. Entonces, lograr el diseño de materiales biocompatibles sintonizando sus propiedades, requiere estudiar el estrés celular desde la síntesis.Resultados: Se prepararon hidrogeles de sílice por la vía acuosa libre de alcohol basados en silicato de sodio 27% en aproximadamente 10% NaOH (Aldrich) y sílica coloidal (LUDOX HS40, Aldrich). Se varió la relación de precursores (silicato de sodio : sílica coloidal), el pH (entre 4 y 6,5) y el contenido total de sílice. Se comprobó un marcado incremento en el tiempo de gelificación a menor pH de síntesis, o conforme aumenta la proporción de sílica coloidal y/o la cantidad total de sílice empleada. Se determinaron los perfiles difusionales para cristal violeta en los hidrogeles. Se halló que la difusión aparente es mayor para hidrogeles obtenidos a mayor pH.Se prepararon hidrogeles encapsulando cepas mutantes de Saccharomyces cerevisiae con genes reporteros acoplados al gen GFP (green fluorescent protein). Los genes reporteros modifican su nivel de expresión ante estímulos asociados a estrés celular: osmótico, oxidativo, de pH y modificaciones de membrana. Se estudió la fluorescencia de las mutantes in situ durante la encapsulación. Se comparó la respuesta inducida por el hidrogel con la respuesta hallada frente a estímulos externos: NaCl, H2O2, surfactante SDS y pH. Para el rango de pH elegido, no se detectó cambio en los niveles de expresión de GFP de las mutantes. Se detectó un ligero incremento en la fluorescencia para las mutantes reporteras de estrés de membrana para hidrogeles con menor proporción de sílica coloidal. Para hidrogeles con menor proporción de sílica coloidal, se registraron mayores niveles de estrés osmótico.