Difusión de Solutos en Soluciones Acuosas de Trehalosa Sobreenfriadas

GUILLERMO FRANK; M.PAULA LONGINOTTI; MARIO MARCONI; HORACIO.R. CORTI

Termas de Río Hondo, Santiago del Estero, Argentina

Congreso; XIV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica.; 2005

Asociación Argentina de Investigaciín Fisicoquímica

La adición de solutos tales como polioles y sacáridos aumenta la temperatura de transición vítrea del agua desde 136 K a temperaturas cercanas a las condiciones ambientes. Por esta razón estas soluciones son utilizadas en la región sobreenfriada o vítrea para la estabilización de biomoléculas mediante el retado de las reacciones de deterioro controladas difusionalmente. Las medidas de difusión de solutos en soluciones acuosas sobreenfriadas de trehalosa, un disacárido ampliamente utilizado como crioprotector, son de gran importancia para analizar la validez del modelo hidrodinámico clásico expresado por la relación de Stokes-Einstein, que relaciona el coeficiente de difusión del soluto con su tamaño y la viscosidad del medio, Es conocido que el modelo clásico falla al acercarnos a la transición vítrea al desacoplarse la difusión y la viscosidad. En este trabajo se utiliza la técnica de FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching) y la voltametría sobre microelectrodos para determinar el coeficiente de difusión de diversos solutos fluorescentes (fluoresceína y dextrano-fluoresceína) y electroactivos (ferrocenometanol) en soluciones sobreenfriadas de trehalosa sobre un amplio ámbito de concetraciones y temperaturas, que abarca varios órdenes de magnitud en visosidad. Las medidas sobre fluoresceína muestran que el coeficiente de difusión obedece la relación de Stokes-Einstein a valores de Tg/T por debajo de 0.8, con un valor de radio hidrodinámico de la fluoresceína de 0.61 nm. Para Tg/T > 0.8 la difusión es mucho más rápida que la predicha por el modelo clásico. Este comportamiento es similar al observado para la difusión de fluoresceína en sacarosa, donde el desacople se produce a Tg/T » 0.86 [1]. Las medidas en ferrocenometanol y en dextrano marcado con fluoresceína (M=4000) permiten corroborar la presencia de esta temperatura crítica donde se produce el desacople de difusión y viscosidad y permiten analizar su dependencia con el tamaño del soluto y las interacciones soluto-solvente. Se concluye que la presencia de heterogeniedades microscópicas en el sistema, debido a las fluctuaciones en la distribución de las moléculas de solvente [2], puden explicar cualitativamente los resultados observados. Por último se discute el efecto del este comportamiento sobre la predicción de velocidades de reacción en soluciones de trehalosa en la zona cercana a la transición vítrea.