Obraz tworzenia się asocjatów pomiędzy konkanawaliną A i porfirynami w roztworach i w materiałach zol-żelowych Katarzyna Polska, Stanisław Radzki Wydział Chemii, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej Pl. M.C. Skłodowskiej 2, 20-031 Lublin

Metoda zol-żelowa jest sposobem otrzymywania żeli o kontrolowanej wielkości porów, jej końcowym produktem może być szkło o całkowicie zamkniętych porach. Ogólnie polega ona na przygotowaniu roztworu koloidalnego (zolu) odpowiedniego alkoholanu i przeprowadzeniu go w żel, który następnie w wyniku suszenia daje aerożel. Na etapie żelowania do roztworu można wprowadzić różnego rodzaju substancje, również organiczne. Dzięki enkapsulacji w żelach krzemionkowych związki o znaczeniu biologicznym zyskują unikalne właściwości, takie jak większa odporność mechaniczna czy na degradację biologiczną i chemiczną, a co ważne zachowują przy tym swoje właściwości spektroskopowe i aktywność biologiczną. Zmodyfikowane w ten sposób układy zol-żelowe mogą znaleźć zastosowanie jako biosensory, katalizatory, systemy kontrolowanego uwalniania leków czy narzędzia diagnostyczne.

to lektyna wyizolowana z fasoli (Canavalia Ensiformis), jej konformacja zależy od pH, przy pH 4 - 5 występuje w postaci dimeru, natomiast przy pH powyżej 7 tworzy tetramery lub wyższe aglomeraty KONKANAWALINA A a b Rys.1. Struktura protomeru Con A (a) i kompleksu 1:1 H2TTMePP-Con A (b).

PORFIRYNY KATIONOWE 5,10,15,20-tetrakis [4-trimethyl H2TTMePP H2TMePyP 5,10,15,20-tetrakis [4-trimethyl ammonio)phenyl]porphyrin 5,10,15,20-tetrakis [4-(1-methyl- 4-pyridyl)]-21H,23H-porphyrin

Suszenie żelu, utrata cieczy, tworzenie się kserożelu PRZYGOTOWANIE ZOL-ŻELU Mieszanie TEOSu i roztworu ConA-H2P Powstawanie żelu Suszenie TEOS (zol) ConA H2P Con A–H2P Szybki wzrost sieci polisiloksanu Si(OR)x (OMe)4-x R = H lub Si(OR)x(OMe)4-x Suszenie żelu, utrata cieczy, tworzenie się kserożelu

Con A (CM = 1·10-4) H2TTMePP + Con A 1:1 (CM = 10-4/10-4)

H2TTMePP (CM = 10-4/10-4) TEOS (wysuszony żel)

Rys.2. Monolityczne żele krzemionkowe immobilizowane H2TTMePP po 7 dniach, 1 miesiącu i 6 miesiącach suszenia (CM = 7.5 x 10-5 M ).

ROZTWÓR ZOL-ŻEL Rys.4. Widma absorpcji i emisji H2TTMePP oraz kompleksu H2TTMePP/Con A zmierzone w roztworze trisu (pH 8.7) i w monolitycznych żelach krzemionkowych.

1H,1H COSY NMR H2TTMePP H2TTMePP + Con A (2:1) H2TTMePP + Con A (1:1)

WNIOSKI Tworzenie się kompleksów pomiędzy rozpuszczalnymi w wodzie kationowymi porfirynami (H2TTMePP i H2TMePyP) i białkiem należącym do grupy lektyn – konkanawaliną A było badane w wodnym roztworze zawierającym bufor TRIS (pH 8,75) oraz w monolitach krzemionkowych otrzymanych metodą zol-żel. Zjawisko to obserwowane było za pomocą szeregu technik – spektroskopii absorpcyjnej UV-Vis, fluorescencji i 1H NMR. Układy zamknięte w zol-żelu badane było dodatkowo za pomocą mikroskopii sił atomowych (AFM). Monolit krzemionkowy otrzymany przez polikondensację tetraetoksysilanu jest całkowicie transparentny dla metod optycznych, stąd możliwość rejestracji widm absorpcji i emisji zamkniętych w nim cząsteczek. Wnioski, jakie można było wysnuć na podstawie analizy widm układów Con A - H2P oraz obrazów uzyskanych metodą AFM pozwalają mieć nadzieję, że tego typu układy zamknięte w monolitach krzemionkowych znajdą kiedyś zastosowanie w badaniach nad modelami enzymów, systemami przenoszenia leków, biosensorami czy katalizatorami.