Caracterización fisicoquímica y biológica de tensioactivos derivados de aminoácidos obtenidos por biocatálisis enzimática

• Autores: Fait, María Elisa
• Año de publicación: 2017
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Morcelle, Susana R.; Bakás, Laura; Di Salvo, Aníbal; Hours, Roque Alberto; Tricerri, María Alejandra
• Materia: Ciencias Exactas; Biología; surfactantes derivados de aminoácidos; Aminoácidos; biocatálisis; actividad antimicrobiana; actividad antifúngica; interacción con membranas; actividad hemolítica; citotoxicidad; actividad antihemolítica
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

Los tensioactivos derivados de aminoácidos son de gran interés en el campo de la investigación y desarrollo de nuevos surfactantes, principalmente debido a su carácter ecoamigable. El presente trabajo de Tesis se centra en la síntesis biocatalítica, purificación y caracterización, tanto fisicoquímica como biológica, de aminoacil alquilamidas de diferente longitud de cadena hidrocarbonada. De los biocatalizadores ensayados, papaína reveló una mayor eficiencia, mostrando conversiones superiores al 90% en todos los casos. El uso de solventes amigables con el medio ambiente en la purificación de las alquilamidas derivadas de arginina (Bz-Arg-NHCn), así como sus prometedoras propiedades fisicoquímicas (solubilidad acuosa y actividad tensioactiva), fueron factores determinantes en la selección de estos productos para la caracterización de sus propiedades biológicas, con la finalidad de la evaluación de su potencial aplicación en la formulación de productos farmacéuticos y/o cosméticos. A través de diferentes ensayos se puso en evidencia el efecto antimicrobiano de Bz-Arg-NHCn contra un amplio espectro bacterias y hongos, revelando incluso propiedades bactericida y fungicida. Los estudios preliminares acerca del mecanismo antifúngico de Bz-Arg-NHCn sugirieron que los monómeros de estos compuestos, al intercalarse en la bicapa lipídica, inducirían la formación transitoria de poros, permitiendo la traslocación de moléculas del tensioactivo al citoplasma, donde interactuarían con los componentes intracelulares provocando la inducción de estrés oxidativo. Por otro lado, los ensayos de toxicidad in vitro permitieron comparar el perfil citotóxico de los tensioactivos con el de Cetrimide, un surfactante catiónico comercial con propiedades antisépticas empleado comúnmente en formulaciones dermatológicas. Los resultados revelaron no solo una menor actividad hemolítica para los tensioactivos derivados de arginina, sino una menor irritabilidad ocular, dérmica y hepática. Asimismo, el estudio de interacción de Bz-Arg-NHCn con membranas de glóbulos rojos humanos reveló que los monómeros no serían las especies responsables del efecto hemolítico observado. En este caso, el mecanismo involucrado depende de la concentración del tensioactivo en el medio: la liberación de microvesículas resultó ser el principal mecanismo involucrado en la solubilización de la membrana para las concentraciones más bajas de Bz-Arg-NHCn, mientras que para las mayores concentraciones prevalece la extracción de los componentes de membrana (lípidos y proteínas) favorecida por colisiones con las micelas de tensioactivo. Finalmente, el estudio del efecto protector de Bz-Arg-NHC12 contra la lisis hipotónica tanto de glóbulos rojos humanos (GRH) como de carnero (GRC) evidenció un comportamiento bifásico para este tensioactivo, mostrando efectividad en un amplio rango de concentraciones y una dependencia del mecanismo involucrado con la composición de la membrana lipídica. Para esto último se llevaron los cálculos teóricos de la expansión del volumen celular, comprobándose un mayor volumen hemolítico crítico sólo en el caso de los GRC. La evidencia experimental explica la ausencia de este fenómeno en GRH debido la prevalencia de la solubilización de los componentes de la membrana, ya sea a través de colisiones con los agregados de los surfactantes, y/o la liberación de microvesículas. En general la evidencia experimental señala a Bz-Arg-NHCn como una alternativa promisoria a los tensioactivos catiónicos comerciales, con propiedades biológicas que los convierten en prometedores candidatos como aditivos en formulaciones de aplicación tópica.
Doctor en Ciencias Exactas, área Ciencias Biológicas
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Exactas