Dinámica de las moléculas de agua en disoluciones de polietilenglicol (PEG). Estudio de los tiempos de relajación longitudinal (T1) de RMN en 1H y 2D.

CHATTAH A, ; CLOP E M; PERILLO M A

Montevideo

Congreso; XII Reunión de la SUF y 96 Reunión Nacional de la AFA; 2011

Sociedad Uruguaya de Física

El agua l´ıquida consiste en una red de mol´eculas microsc´opicamente interconectadas por puentes de hidr´ogeno,en continua reformaci´on topol´ogica. Los iones en soluci´on y los residuos hidrof´ılicos de mol´eculas pueden inmovilizarH2O mediante puentes de hidr´ogeno. Esta diversidad de interacciones permite describir al agua presente endisoluciones como un conjunto de subsistemas din´amicos definidos por medio del patr´on de energ´ıas de adsorci´ondel agua a los diferentes sitios de uni´on [1,2].En este trabajo, estudiamos la din´amica del H2O en disoluciones de polietilenglicol de masa molecular 6000 Da(PEG6000) mediante el an´alisis de los tiempos de relajaci´on esp´ın-red (T1), tanto de protones (1H), como den´ucleos de deuterio (2D). Se trabaj´o dentro de un rango de concentraciones de PEG6000 ([PEG6000]) entre 0 y 70por ciento P/V, es decir desde sistemas diluidos a sistemas altamente concentrados que simulan las condicionesde superpoblaci´on molecular caracter´ısticas del citoplasma celular, y a una temperatura de 37oC, dado que sepretende extender estos an´alisis a sistemas fisiol´ogicos reales.Se realizaron mediciones de 1H en un espectr´ometro de 20 MHz (Minispec, Bruker), observ´andose el decaimientode la se?nal (FID) y los valores de T1 [3]. A diferencia de lo observado en sistemas heterog´eneos, las FIDs no mostrarondecaimiento bimodal para ninguna de las concentraciones de PEG6000 ensayadas. Se ajusto una ecuaci´onbi-exponencial a las curvas de T1 permitiendo distinguir un tiempo largo ( 3 s) que disminuy´o con la [PEG6000]y un tiempo corto (< 0.4 ms). La proporci´on de 1H con tiempos largos coincidi´o con la de 1H provenientes delagua.Luego, se midieron los T1 de 1H en un espectr´ometro Bruker de 400 MHz en disoluciones de PEG6000 en aguadeuterada conteniendo H2O residual. Esta t´ecnica permiti´o la resoluci´on espectral de las se?nales de los 1H delPEG6000 y la del H2O (presente en baja proporci´on). Se integraron ambos picos por separado y se ajustaron losdatos teniendo en cuenta un comportamiento bi-exponencial. El ajuste en las curvas de T1 mostr´o la presenciade dos componentes tanto en el H2O como en el PEG. La componente mayoritaria del H2O , mostr´o T1 largos(aprox. 20 s) que disminuyeron con la [PEG6000], y la segunda componente mostr´o T1 cortos (0.3-0.1 s), conproporciones peque?nas, aunque cuantificables. PEG mostr´o una componente mayoritaria con T1 cortos (0.3-0.05s) y una segunda componente con tiempos m´as largos (0.8-1.45 s).Concluyendo, en la disoluci´on, soluto (PEG) y solvente (agua) presentaron dos poblaciones con distinto gradode orden. Los T1 m´as cortos de cada especie presentaron valores similares entre s´ı. Por un lado, esto sugiere unequilibrio entre dos conformaciones moleculares de PEG y la coexistencia de dos poblaciones de agua, tal que lainmovilizaci´on de agua estabiliza uno de los conf´ormeros de PEG. Por otra parte, la conformaci´on m´as flexible dePEG estar´ıa afectando la red global de puentes de hidr´ogeno del agua libre.[1] Stilinger, F.H., Water Revisited, Science, vol 209 (4455), pg. 451-457 (1980).[2] Lamisovsky, D.R., C.A. Sch¨urrer, and A.H. Brunetti, Proton spin-lattice relaxation time of hydrated gelatin.Appl.Magnetic Resonance. vol. 12, pg. 61-68 (1996).[3] Vackier, M.-C., B.P. Hills, and D.N. Rutledge, An NMR Relaxation Study of the State of Water in GelatinGels. Journal of Magnetic Resonance, vol 138, pg. 36-42 (1999).