Síntesis y caracterización de hidrogeles y aerogeles de fibras amiloides de betalactoglobulina y apoferritina

Abstract

Los aerogeles, especialmente aquellos obtenidos a partir de biopolímeros, son materiales novedosos cuyo desarrollo se encuentra en auge, presentando aplicaciones de lo más variadas y prometedoras. Las fibras amiloides poseen una capacidad de gelificación muy superior a la de otras conformaciones proteicas. Resulta de interés profundizar en el estudio de la formación de aerogeles (y de sus precursores, los hidrogeles) a partir de estas fibras. Se ha investigado la capacidad de formación de hidrogeles de fibras amiloides de dos proteínas: betalactoglobulina y apoferritina. Para cada una de las proteínas se han sintetizado hidrogeles en unas condiciones de pH 2, 90 ºC y 5 horas de incubación. Se han variado parámetros como la concentración de proteína (desde 0.67 % hasta 2.5 %) o la adición o no de sales como cloruro sódico (NaCl) y agentes de entrecruzamiento como el ácido 1,2,3,4- butanotetracarboxílico (BTCA). Haciendo uso de la microscopía electrónica de transmisión (TEM) se ha corroborado la presencia de fibras amiloides en los hidrogeles y se ha procedido a la caracterización de estas fibras para cada una de las proteínas. Se ha estudiado la formación de aerogeles a partir de hidrogeles siguiendo dos procedimientos de secado diferentes: liofilización y secado con CO2 supercrítico. Finalmente, se han caracterizado mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) las estructuras microscópicas resultantes de cada uno de los métodos de secado. Se han obtenido hidrogeles de betalactoglobulina consistentes para concentraciones del 1.33 % y superiores. El proceso de síntesis seguido no resultó exitoso para la formación de hidrogeles de apoferritina a concentraciones inferiores al 2.5 %. Los estudios previos, sin embargo, parecen indicar que a concentraciones superiores de apoferritina podrían obtenerse resultados más favorables. No se apreciaron diferencias significativas en la síntesis de hidrogeles usando NaCl o BTCA frente a la síntesis control en la que no se adicionaba ninguno de estos agentes para la betalactoglobulina. Sin embargo, se ha apreciado que el BTCA podría favorecer la formación de aerogeles de apoferritina, aunque serían necesarios estudios más amplios en esta dirección. Confirmando los resultados de estudios previos, se ha observado por TEM que las fibras amiloides de betalactoglobulina y apoferritina presentan morfologías diferentes incluso para unas mismas condiciones de síntesis. De acuerdo también a estudios previos, se ha confirmado por SEM la diferencia estructural a nivel microscópico de aerogeles obtenidos por liofilización frente a aquellos obtenidos por secado con CO2 supercrítico. Se ha apreciado por imágenes SEM una modificación en la apariencia de la superficie de las estructuras de aerogeles de betalactoglobulina y NaCl obtenidos por liofilización. Finalmente, se ha observado que el OsO4, utilizado en la preparación de muestras biológicas para SEM, podría favorecer la conservación de la estructura del aerogel. En este trabajo de fin de grado se han confirmado hallazgos realizados en trabajos anteriores y se han marcado posibles líneas a investigar en estudios futuros dentro del ámbitos de los aerogeles basados en proteínas.