Loading

Alison's New App is now available on iOS and Android! Download Now

Module 1: Adsorción proteica

Study Reminders
Support
Text Version

Set your study reminders

We will email you at these times to remind you to study.
  • Monday

    -

    7am

    +

    Tuesday

    -

    7am

    +

    Wednesday

    -

    7am

    +

    Thursday

    -

    7am

    +

    Friday

    -

    7am

    +

    Saturday

    -

    7am

    +

    Sunday

    -

    7am

    +

Vídeos:

Hola, todos. Bienvenido a otra conferencia para la Ingeniería y Principios de Entrega de Drogas. Así que, hagamos un rápido resumen de lo que aprendimos en la última clase.
(Hora de la diapositiva: 00:38)

Así que, en la última clase hablamos de varias propiedades de partículas; habíamos hablado de tamaño y forma antes de esto y luego continuamos la discusión y más hablamos de cargo. Por lo tanto, dijimos que típicamente las partículas cargadas positivamente son mejores para la captación celular, pero si queremos más circulación y aplicaciones in-vivo, queremos partículas neutras o ligeramente cargadas negativamente.
¿Y cuáles son las razones de esto? Por supuesto, que la membrana celular en sí está ligeramente cargada negativamente. Por lo tanto, hay una interacción electrostática y es por eso que se acercará más a las células para que la absorta mientras que, en la circulación se tienen varias proteínas séricas que también se cargan negativamente. Por lo tanto, debido a que estas proteínas del suero se adsorben en sus partículas y no dejarán que fluyan más tiempo porque podrían ser reconocidos por alguna otra célula.

Entonces hablamos de elasticidad y en general lo que dijimos elasticidad que el módulo bajo es bueno para la circulación de bajo módulo. Dimos varios ejemplos de cómo hacer que estas partículas de bajo módulo algo más de ellos tratando de imitar a RBC y luego la razón por la que decimos que este módulo bajo es bueno es porque el bazo borrará cualquier partícula rígida si son lo suficientemente grandes. Si están por encima de 200, 250 nanómetros entonces el bazo será capaz de aclarar esto. Pero, si son que tienen un módulo bajo pueden exprimir a través de esos huecos y vasos del bazo y luego pueden seguir circulando más tiempo.
Luego hablamos de partículas de metal. En este caso hablamos tanto de síntesis como de aplicaciones. Por lo tanto, las aplicaciones que estamos hablando principalmente de la imagen o el agente de contraste también hablamos sobre la terapia térmica de la foto y entonces usted puede incluso conjugar los medicamentos en la superficie. Por lo tanto, esencialmente la entrega de medicamentos también se puede hacer y luego, por último, hablamos de otra clase de sidetrack sobre cómo se puede utilizar las partículas tanto de la picazón de partículas de senderismo. Por lo tanto, se puede conjugar a RBC's o se puede conjugar a otras células inmunes como las células T y las células B y debido a eso el cuerpo no podrá reconocerlas y pueden circular o llegar a donde estén creciendo estas células en particular.
Por lo tanto, este tipo de conclusión es nuestra principal discusión de partículas para este curso. Vamos a volver a él en las clases futuras y para diferentes tipos de aplicaciones, pero esto era sólo un concepto básico que quería darle sobre las partículas. Ahora, nos estamos moviendo en ingeniería de tejidos y aprender cómo varios aspectos de estos polímeros y estos medicamentos se pueden utilizar para una mejor administración de medicamentos para la buena ingeniería de tejidos y ambas cosas van de la mano y la mano en-todos los tejidos en la aplicación requiere algún tipo de medicamento que se dará para una mejor eficacia y una mejor retención del tejido, mejor curación del tejido.
Por lo tanto, hablemos de algunos conceptos de ingeniería de tejidos, pero antes de que hagamos eso vamos a hablar de la adsorción de proteínas que es de nuevo una parte integral de la ingeniería de tejidos. Por lo tanto, de eso va a ser esta clase. Esto va a ser sobre la adsorción de proteínas.

(Consulte la hora de la diapositiva: 05:02)

Entonces, antes de hablar de adsorción, hablemos de cuál es la superficie y qué es una interfaz? Por lo tanto, cualquier región ultraperiférica de un material así, si nos dejan decir si tengo este material.
Por lo tanto, cualquier material tendrá una región a granel y una región de superficie. Por lo tanto, cuando digo superficie, la superficie es una región que va a ser ligeramente diferente de la masa porque va a estar expuesta a un entorno diferente al de la masa, como si tomo un volumen a granel aquí, todos los lados de este volumen a granel se expone a un mismo entorno. Pero, a medida que se acerca cada vez más a la superficie, eso no es cierto.
Por lo tanto, es así como se puede distinguir entre una superficie y una masa que la región más externa del material será química o energéticamente diferente del resto de la masa sólo porque está en el límite. Así que, la interfaz, esto podría ser agua fuera, esto podría ser aire fuera o este podría ser algún otro medio fuera pero, la superficie será ligeramente diferente del grueso.
Entonces, ¿cuál es la adsorción? Por lo tanto, la adsorción no es nada, pero se define formalmente como una partición de una especie química entre una fase a granel y una interfaz. Así que, digamos ahora que tengo este sólido y que digamos algo de aire o algo de líquido aquí. Entonces, ¿cómo este aire o este líquido o cualquier molécula en ese aire o que las particiones líquidas entre el aire y el sólido en esta interfaz?
Por lo tanto, para la mayoría de los propósitos digamos que estamos hablando de una capa muy delgada aquí. Por lo tanto, el aire en el área circundante será bastante uniforme. El sólido debajo de la superficie será bastante uniforme, pero justo en la interfaz al aire le puede gustar sentarse o unirse a la interfaz sólida y eso creará algún tipo de diferencia en el gradiente del aire que podría ser más alto o sería más bajo que el exterior, pero esto cambiará y por lo tanto, esta adsorción física o esta partición física de una especie química entre el grueso y la interfaz se denomina como adsorción.
(Consulte la hora de la diapositiva: 07:23)

Por lo tanto, no debe confundirse con las absorciones recordar la única diferencia es esta una palabra aquí usted tiene d y aquí la absorción es b. Por lo tanto, la absorción es un fenómeno masivo.
Así que, cuando digo adsorción que es superficie mientras que, la absorción es un fenómeno a granel. Y ambos fenómenos son realmente relevantes para los biomateriales y ambos serán ampliamente utilizados a medida que vayamos y así, demos rápidamente un ejemplo.
Así que, digamos cuando tengo una red de polímeros reticulados en seco. Así que, digamos un hidrogel por ejemplo; así que, te dije bien que hay un hidrogel que tendrá una cierta red y donde tienes una tendencia muy alta de absorber agua. Por lo tanto, lo que esencialmente significa que el agua va a ir a través de esta red y causará hinchazón de esta red. Por lo tanto, esto es la absorción del agua.
Mientras que, el otro ejemplo son las proteínas que se adsorben a la superficie biomaterial. Digamos si tengo un material que es sólido en el que el agua no puede pasar y el agua exterior tiene proteínas, las proteínas tenderán a agregarse en la superficie y vamos a llegar a la razón de por qué lo hacen, pero esta es la propiedad de sólo la superficie. Por lo tanto, es por eso que se llama adsorción.
(Consulte la hora de la diapositiva: 08:53)

Por lo tanto, hablemos de un agente tensoactivo también que va a ser importante en esta discusión.
Por lo tanto, los surfactantes suelen ser compuestos que son anfifílicos básicamente hablamos de surfactantes y hablamos de micelas; esencialmente nada, pero tienen un grupo de cabeza polar y una cola hidrofóbica.
Algunos de los ejemplos comunes de tensoactivos son detergentes y jabones y lo que son es esencialmente colas hidrofóbicas con grupos de cabeza hidrofílicos como también se muestra aquí y tienen una cierta solubilidad en un solvente acuoso, pero si aumentas la cantidad que está presente en, digamos, agua, eventualmente empezarán a precipitarse y formar estas estructuras micelas. Así que, por eso; por eso estos jabones y detergentes son muy buenos en cuanto a limpiar la suciedad de tu ropa. Digamos si tiene un paño y que nos ha dejado decir algo de suciedad que la suciedad puede ser tanto hidrofóbica como hidrofílica.
Por lo tanto, si usted sólo usa déjennos decir agua o moléculas que son hidrofílicas, sólo será capaz de disolver cualquier tipo de contaminante que sea hidrofílico, pero la clase hidrofóbica de impurezas o el polvo aún permanecerá pegado a su ropa. Pero, si usted tiene un detergente que es tanto hidrofílico e hidrofóbico, entonces va y solubiliza ambas partes de la suciedad y es por eso que limpian la ropa mucho mejor que el individuo

componentes. Por lo tanto, esencialmente es un surfactante que usted utiliza en sus lavadoras en el momento de lavar su ropa y todo.
(Hora de la diapositiva: 10:40)

Entonces, ahora tenemos ese concepto claro. Hablemos de las proteínas en sí, ya que vamos a hablar de adsorción proteica predominantemente. Por lo tanto, las proteínas de nuevo compuestas de aminoácidos no son nada, sino poli aminoácidos. Así que, como se puede ver aquí, varios aminoácidos se están conjugándose entre sí. Tienen un N-terminus que es básicamente significa la proteína final que tendrá una amina primaria al final y un C-terminus que es la proteína final que tendrá un -COOH al final. Y así, esta es una estructura primaria que básicamente está todo abierto.
Usted puede tener una estructura secundaria que significa que estas proteínas o estos aminoácidos se auto alinearán en algún tipo de una estructura compleja que puede no ser lineal, podría ser hojas beta, podría ser alfa hélice y estos pueden entonces auto alinearse más en la estructura terciaria y cuaternaria que se vuelve más y más complejo.
Por lo tanto, sabemos que todos los aminoácidos no son polares, polares y aniónicos. Hay todo tipo de aminoácidos, así como también son cadenas neutras y así, todas estas propiedades están presentes en las proteínas. Por lo tanto, las proteínas tienen áreas no polares, tienen áreas polares, tienen iónicas y sus cadenas neutrales. Por lo tanto, un no-polar es esencialmente nada, pero algo relacionado aquí, y sus estructuras también pueden ser primarias, secundarias, terciarias y cuaternarias.

Y de nuevo todos estos pueden tener múltiples configuraciones dependiendo del ambiente la proteína es la estructura cuaternaria puede tener infinitas combinaciones de estructura. Por lo tanto, todo esto se suma a la complejidad de estas proteínas.
(Hora de la diapositiva: 12:16)

Así que, cuando decimos que hablará sobre el plegado de proteínas estamos diciendo que para la proteína soluble en agua, el plegado está esencialmente impulsado por lo que es el medio en los alrededores. Por lo tanto, si es agua, quiere minimizar la interacción hidrofóbica con el agua. Entonces, lo que sucederá es que digamos que tengo esta proteína. Una proteína larga, en este caso estoy dibujando una sola cadena, contagiándola. Digamos que esta es mi proteína donde este es el dominio hidrofóbico y luego estos son todos los dominios hidrofílicos. Por lo tanto, esto es hidrofóbico, esto es hidrofóbico, esto es hidrofóbico y entonces todos estos son hidrofílicos.
Entonces, ahora si pongo esta proteína en agua lo que sucederá es que el agua le encantará interactuar con el dominio hidrofílico. Así que, irá y comenzará a interactuar con él comenzará a acumularse cerca y el dominio hidrofílico, pero entonces este dominio verde no querrá interactuar con el agua a toda derecha porque esto es hidrofóbico. Por lo tanto, realmente no le gusta el agua. Entonces, lo que sucederá es entonces este cuerpo verde comenzará a auto montarlo.
Así que, eventualmente lo que sucederá es que usted tendrá la estructura donde todos los dominios verdes tenderán a interactuar entre sí porque realmente no tienen nada más que interactuar, mientras que, todos los dominios rojos que son dominios hidrofílicos tenderán a estar lejos de los dominios verdes, así como empezar a interactuar con el agua. Por lo tanto, quiero decir que este es uno de los casos más simples de plegamiento de proteínas que acabo de describir aquí. El pliegue de las proteínas es mucho más complejo porque como dije que tienen todo tipo de no polar, polar, cargó todo tipo de porciones y la unión de hidrógeno estando presente.

Así, todo esto jugará un papel y resultará en una estructura que es muy compleja es típicamente una estructura cuaternaria para cualquier proteína grande y así, eso es lo que define el plegado de la proteína. Por supuesto, esta es la proteína plegable en el agua, pero si usted cambia el ambiente en los alrededores entonces la estructura cambiará a la derecha. Quiero decir si el mismo plegamiento iba a suceder en que digamos un solvente orgánico. Digamos hexano-ahora hexano quiere interactuar con estos dominios hidrofóbicos, pero no quiere interactuar con los dominios hidrofílicos.
Entonces, lo que sucederá esencialmente es de nuevo todas las regiones rojas colapsarán dentro y luego las regiones verdes estarán en el exterior básicamente asegurándose de que están protegiendo todos los dominios rojos que son hidrofílicos y no están gustando hexano. Así que, ahora se puede ver que la estructura está completamente cambiada. Por lo tanto, dependiendo del entorno en el que vaya a ocurrir el plegado de proteínas verás estos efectos donde cambiará la estructura de la proteína. Por lo tanto, es bastante dinámico y en realidad es muy sensible incluso a una pequeña perturbación del medio ambiente local.
Usted puede cambiar la cantidad de sal en el líquido y eso cambiará la estructura de la proteína. Usted puede cambiar la ubicación de la proteína de una parte del cuerpo a la otra y eso cambiará ligeramente las estructuras de proteínas todo esto es muy sensible a su entorno.

(Hora de la diapositiva: 16:36)

Así que, como dije que están tratando de minimizar las interacciones hidrofóbicas. Los dominios hidrofóbicos doblados en un núcleo lejos del agua y quieren maximizar las interacciones hidrofílicas-todos los residuos polares y cargados están en el exterior.
(Hora de la diapositiva: 16:48)

Por lo tanto, debido a esto ahora lo que estamos diciendo esencialmente es que las proteínas están conteniendo un dominio hidrofílico e hidrofóbico y por lo tanto son tensoactivos débiles.
No tienen un fuerte dominio hidrofílico e hidrofóbico, pero tienen una pequeña hidrofobicidad pequeña e hidrofilicidad en sus aminoácidos individuales y por lo tanto, son tensoactivos débiles y de nuevo debido a esto hay una diferencia relativa en la hidrofobicidad, pero no una diferencia muy grande. Por lo tanto, entonces pueden cambiar fácilmente la estructura y adaptarse a cualquier superficie o cualquier entorno en el que se pongan.
(Consulte la hora de la diapositiva: 17:34)

Por lo tanto, por lo tanto, la mayoría de los fluidos corporales que contienen varias proteínas se traducirá en la adsorción de proteínas en cualquier sustancia extraña que el cuerpo ve. Por lo tanto, tenemos varios tipos de proteínas. Por ejemplo, una sangre contiene casi 400 proteínas diferentes en diferentes concentraciones que fluyen a través de nuestra circulación sanguínea. Y así, lo que pasará es si yo digo poner un implante por ejemplo-un bolígrafo en mi cuerpo y luego lo que va a pasar es que digamos que este es un implante. Para el propósito de esta diapositiva en particular, digamos que este implante es no poroso, nada puede penetrar en-es una pluma sólida. Entonces, lo que sucederá es que primero interactuaremos con el agua. Entonces, el agua está en todas partes. Por lo tanto, el agua vendrá en contacto con este implante. Ahora, este agua que en este caso es suero contiene varias proteínas que se doblan en una cierta estructura.
Por lo tanto, digamos que este implante es hidrofóbico tal vez digamos que un implante PLGA entonces lo que sucederá es cuando esta proteína entra en contacto entra en contacto con la superficie estos dominios externos estos son derecho hidrofílico. Por lo tanto, quieren quedarse en el agua, no quieren realmente interactuar con la superficie y tampoco la superficie quiere interactuar con ellos. Por lo tanto, lo que sucederá es que la proteína se abrirá y se repliega de tal manera que los dominios hidrofóbicos son más que contacto con la superficie. Por lo tanto, esta proteína va a reabrir de tal manera que todas estas regiones son hidrofílicas y todas las regiones directamente en contacto son hidrofóbicas.
Así, todo esto y debido a estas interacciones hidrofóbicas-hidrofóbicas hay un fuerte vínculo que se forma o el número de pequeños lazos débiles, pero hay tantos de ellos que toda la interacción es muy fuerte, por lo que, esta proteína absorbe muy fuertemente en hacer estas superficies. Y una vez que estas proteínas se adsorben, entonces las células que están en cantidad mucho más baja que las proteínas vendrán y comienzan a sentir la superficie y la mayoría de estas células en realidad también comienzan a ver estas proteínas que son absorbidas. Por lo tanto, la mayor parte del tiempo la mediación de la conexión celular al implante se está haciendo a través de estas proteínas que se adsorben a través de suero o algún otro líquido del cuerpo dondequiera que se ponga el implante.
Por lo tanto, la consecuencia es que la capa de proteína adsorbida media la respuesta biológica. Por lo tanto, si digo que la célula es la unidad principal que está gobernando cualquier respuesta que vamos a obtener entonces las proteínas que se adsorben en él determina cómo las células van a venir y unirse a ella, qué tipo de señales las células se van a obtener y por lo tanto esencialmente definir qué tipo de respuesta biológica el cuerpo dará a un determinado biomaterial.
(Hora de la diapositiva: 20:35)

Y como dije las proteínas pueden desnaturalizar en la adsorción. Por lo tanto, la estructura de proteínas no es muy estable. Por lo tanto, una vez que el ambiente es cambiar la calefacción, el agente químico y todos ellos causarán la desnaturalización de la estructura. Por lo tanto, cuando la proteína adsorbe, la interacción con el sólido hay un cambio en el entorno químico circundante y este cambio potencial causa el cambio de confirmación de la proteína, así que usted puede llamar a la desnaturalización que esencialmente significa simplemente cambiar de la estructura original. Esto no significa necesariamente que vayan a abrirse completamente. Sólo significa que sea cual sea su estado natural, eso fue desnaturalizado.
Por lo tanto, pueden tomar cualquiera de una cadena completamente abierta o pueden tener alguna otra conformación que no se encuentra típicamente en la naturaleza. Y de nuevo hay diferentes tipos de proteínas dependiendo de la composición de los aminoácidos algunas estructuras son más estables que las otras. Por lo tanto, la magnitud de respuesta que se va a obtener en un material para diferentes proteínas también va a ser diferente.
Por lo tanto, algunas proteínas son muy susceptibles a la desnaturalización. Ellos abrirán completamente todo en la estructura, mientras que algunas proteínas no son realmente responsables en términos de cambiar su estructura. Por lo tanto, todavía pueden mantener su actividad, todavía pueden mantener la estructura natural que estaba presente originalmente.
(Consulte la hora de la diapositiva: 21:56)

Entonces, ¿cómo las proteínas desnaturalizan en la adsorción? Ya cubrimos un poco de ello, pero la desnaturalización dependerá de la química de la superficie biomaterial y la humectabilidad del agua. Entonces, cuánto es hidrofílico; cuánto es hidrofóbico; qué clase de química de superficie está; qué lazos pueden formar entre las proteínas y la superficie todo lo que vamos a determinar.
Por lo tanto, tipicamente en la superficie biomaterial hidrofilica, que es rica en grupos cargados o aminoacidos cargados, estas regiones ricas de aminoacidos hidrofilicos de proteinas interactuan preferentemente con la superficie.
Por lo tanto, si he dejado decir dos superficies-una es hidrofílica y otra es hidrofóbica y, por supuesto, estoy haciendo esto en un ambiente de agua que es hidrofílico y tengo una estructura de proteínas que es lo que nos deja decir así. Luego, en cuando entra en contacto con la superficie hidrofílica, la estructura de la proteína puede cambiar un poco, tal vez va a ser ligeramente alargada, pero más o menos la estructura va a ser similar. Mientras que, cuando entra en contacto con el dominio hidrofóbico, se va a convertir completamente dentro de fuera.
Por lo tanto, la estructura cambiará bastante más en comparación con una superficie hidrofílica sólo porque originalmente la proteína estaba en un ambiente de agua que es bastante hidrofílico.
Por lo tanto, no hay mucho de un cambio drástico que está sucediendo. Sin embargo, esta superficie hidrofílica puede tener un montón de grupos funcionales que son reactivos y que pueden causar más cambios. Por lo tanto, hay toda la magnitud y varios grados de respuesta que obtendremos.
(Hora de la diapositiva: 23:47)

Por lo tanto, típicamente hay una baja desnaturalización ya que ya hay dominios hidrofílicos presentes afuera cuando se está hablando de una superficie hidrofílica. Es por eso que normalmente cuando se habla de ingeniería de tejidos o se habla de implantes. El mayor énfasis es hacer que la superficie sea bastante hidrofílica para que no se empiece a desnaturalizar un montón de proteínas que pueden causar cierta toxicidad.

En el biomaterial hidrofóbico como hablamos que es rico en grupos no polares, los aminoácidos hidrofóbicos tenderán a interactuar preferentemente con la superficie. Por lo tanto, estos dominios hidrofóbicos fueron inicialmente enterrados dentro de la estructura de la proteína. Entonces, tendrán que salir entonces y eso va a causar mucho más cambio a la estructura de la proteína que digamos una superficie hidrofílica.
Así, en proteínas globulares solubles en agua, los aminoácidos hidrofóbicos están en el núcleo de la proteína.
Así, estos tratarán de interactuar con la superficie hidrofóbica y cambiar bastante la estructura.
(Hora de la diapositiva: 24:52)

Entonces, ¿por qué todo esto es importante? Por lo tanto, de nuevo brevemente ya hemos hablado de esto, pero si usted tiene un sustrato sólido, lo primero que va a interactuar es las proteínas y se adsorben en la superficie y entonces cuando la célula viene en realidad no será capaz de ver la superficie de sustrato sólido a la derecha. Esta superficie está oculta por esta capa de proteína.
Por lo tanto, las células solo podrán interactuar con lo que esté presente en la superficie que es en este caso la proteína que se adsorbe y que va a llevar a cualquier respuesta biológica que va a suceder. Por supuesto, la proteína que está absorbiendo depende de la superficie misma. Por lo tanto, usted puede argumentar que usted puede ordenar el control de él y de todos modos, pero todavía es muy importante estudiar la adsorción de la proteína.

Por lo tanto, la membrana celular tiene proteínas receptoras, incluyendo las integrinas que se unen a varias de estas proteínas que se encuentran en el suero y que es como se unirán a la superficie, es decir, cómo se unirán a ella, es decir, cómo comenzarán a funcionar en esa superficie y por lo tanto, las células que se adhieren reconocerán este biomaterial a través de estas moléculas de integrina.
Por lo tanto, en este caso de lo que estamos hablando es de estas células. Cuando se adhieren a la superficie tienen una clase especial de moléculas que se llaman integrinas y la mayoría de la conexión y la propagación de estas células en estas superficies se producirá cuando estas integrinas se unen a sus receptores o sus ligandos. Por lo tanto, estas podrían ser proteínas como la fibronectina, el colágeno, la laminina y varias otras.
Por lo tanto, cuando estas proteínas se adsorben en la superficie sólo entonces las células pueden ir y unirse a la superficie antes de que las células no sean capaces de unirse a esas superficies y en realidad crecer. Por lo tanto, como dije cualquier tipo de respuesta inmune también será impulsada por estas proteínas que se adsorben. Por lo tanto, todo es controlado por la adsorción de proteínas.
Vamos a parar aquí y seguiremos descansando en la próxima clase.
Gracias.