Orgánulos sintéticos para la organización espacial programable de biomoléculas

Abstract

[Resumen]: Los orgánulos celulares orquestan las reacciones bioquímicas que suceden en una célula con un alto grado de precisión. Es por ello que resulta de gran interés la construcción de orgánulos sintéticos que permitan emular dichas funciones. De esta forma, se podría lograr la captación/liberación de proteínas específicas, así como controlar y acelerar transformaciones bioquímicas relevantes. En el presente Trabajo de Fin de Grado se ha fabricado una nueva clase de sistemas supramoleculares basados en surfactantes zwitteriónicos (C8-C8, C8-C10, C8-C14), los cuales presentan una gran capacidad de mimetizar eficazmente los orgánulos celulares. El estudio exhaustivo de los diferentes surfactantes ha permitido posicionar al derivado C8-C10 como un excelente candidato para lograr una adecuada imitación de las estructuras subcelulares complejas que suponen los orgánulos naturales. Este hecho se debe fundamentalmente a que dicha molécula anfifílica se autoensambla en agua en forma de fase esponjosa (L3), la cual se asemeja en un alto grado a la compleja y dinámica estructura del RE. Cabe destacar que los sistemas de tipo L3 del C8-C10 presentan valores elevados de atrapamiento molecular a diversas concentraciones y pHs, así como selectividad en función de la polaridad del material atrapado. Este comportamiento pone de manifiesto su utilidad en múltiples aplicaciones, tales como su empleo como biorreactores, la liberación controlada de fármacos o la eliminación de contaminantes en aguas.

[Resumo]: Os orgánulos celulares orquestran as reaccións bioquímicas que ocorren nunha célula cun alto grao de precisión. Por iso é de grande interese a construción de orgánulos sintéticos que permitan emular estas funcións. Deste xeito, poderíase conseguir a captación/liberación de proteínas específicas, así como controlar e acelerar as transformacións bioquímicas relevantes. Neste Traballo Fin de Grao fabricouse unha nova clase de sistemas supramoleculares baseados en surfactantes zwitteriónicos (C8-C8, C8-C10, C8-C14), que teñen unha gran capacidade para imitar eficazmente orgánulos celulares. O estudo exhaustivo dos diferentes surfactantes permitiu que o derivado C8-C10 se posicione como un excelente candidato para conseguir unha adecuada imitación das complexas estruturas subcelulares que supoñen os orgánulos naturais. Este feito débese fundamentalmente a que dita molécula anfifílica se autoensambla na auga en forma de fase esponxosa (L3), que se asemella moito á estrutura complexa e dinámica do RE. Cómpre sinalar que os sistemas tipo L3 do C8-C10 presentan altos valores de atrapamento molecular a varias concentracións e pHs, así como selectividade dependendo da polaridade do material atrapado. Este comportamento destaca a súa utilidade en múltiples aplicacións, como o seu uso como biorreactores, a liberación controlada de fármacos ou a eliminación de contaminantes na auga.

[Abstract]: Cellular organelles orchestrate the biochemical reactions that occur in a cell with a high degree of precision. That is why the construction of synthetic organelles that allow emulating these functions is of great interest. In this way, the uptake/release of specific proteins could be achieved, as well as controlling and accelerating relevant biochemical transformations. In this Final Degree Project, a new class of supramolecular systems based on zwitterionic surfactants (C8-C8, C8-C10, C8-C14) have been fabricated, which have a great capacity to effectively mimic cellular organelles. The exhaustive study of the different surfactants has allowed the C8-C10 derivative to be positioned as an excellent candidate to achieve an adequate imitation of the complex subcellular structures that natural organelles suppose. This is fundamentally due to the fact that this amphiphilic molecule self-assembles in water in the form of a sponge phase (L3), which closely resembles the complex and dynamic structure of the ER. It should be noted that the C8-C10 L3-type systems show high values of molecular entrapment at various concentrations and pHs, as well as selectivity depending on the polarity of the trapped material. This behavior highlights its usefulness in multiple applications, such as its use as bioreactors, the controlled release of drugs or the elimination of contaminants in water. ]