Propiedades físicas de membranas fluidas

Abstract

Tesis de maestría en ciencia de materiales. En este trabajo hemos estudiado algunos aspectos físicos del efecto de agregar un polímero hidrosoluble, el polietilenglicol (PEG), a las fases lamelares y esponja de un tensoactivo aniónico, el Dodecilsulfato de sodio (SDS), en una situación experimental donde las interacciones electrostáticas están apantalladas por la presencia de sal (NaCl) en el solvente. Uno de nuestros objetivos principales estribaba en verificar si el polímero podía inducir la formación de vesículas multilamelares a partir de fases esponja o lamelares del tensoactivo estudiado. Nuestra hipótesis fue que esto era posible, siempre y cuando se apantallaran las interacciones electrostáticas entre las membranas cargadas, agregando sal. Para ello realizamos un estudio del diagrama de fases del sistema SDS-hexanol-aguaNaCl en ausencia y presencia de PEG. Mediante nuestros experimentos ubicamos las zonas de existencia de las diferentes fases termodinámicas, tanto en función de la concentración de polímero, como de la temperatura. La concentración total de membrana (SDS más hexanol) permaneció constante (3 % en volumen). Nuestro estudio experimental del diagrama de fases en ausencia y presencia de PEG comprobó nuestra hipótesis: al apantallar las interacciones electrostáticas entre membranas de SDS-hexanol, se observa una transición topológica desde fases lamelares o esponja hacia estructuras vesiculares. Las diferentes estructuras fueron caracterizadas mediante experimentos diversos: observación visual, microscopía óptica de luz polarizada, mediciones de conductividad eléctrica, microscopía electrónica de criofractura, dispersión dinámica de luz y dispersión de rayos X a ángulos bajos. Experimentos adicionales de Resonancia Magnética Nuclear, al menos en una etapa preliminar, indican que el polímero penetra hasta cierto grado a la zona hidrofóbica de la membrana. El análisis de los resultados de Dispersión Dinámica de Luz se realizó en el contexto de la teoría de Zilman – Granek para membranas fluctuantes. Dichos resultados nos permitieron confirmar que el polímero se adsorbe a la membrana. Asímismo, mediante dicha teoría pudimos cuantificar el módulo de elasticidad de curvatura media de las membranas, en función de la concentración de polímero agregado. Los resultados indican que el polímero vuelve más rígidas a las membranas de tensoactivo. De manera interesante, nuestro trabajo comprobó que el efecto estudiado (la transformación topológica hacia la estructura vesicular) ocurre probablemente para todos los tensoactivos. En la literatura ya se había observado para el tensoactivo zwitteriónico C14DMAO. En esta tesis se realizó la misma observación para el SDS. Esto nos llevó a estudiar la posible ocurrencia del fenómeno en otras moléculas anfifílicas: el tensoactivo catiónico CTAB y el fosfolípido zwitteriónico DMPC. En ambos casos encontramos el mismo efecto, lo cual nos hace sospechar fuertemente que la transformación topológica ocurre en todo sistema de membranas, en las condiciones experimentales apropiadas.