Estimació de propietats de biopartició mitjançant mesures cromatogràfiques

• Autores: Marta Hidalgo Rodríguez
• Directores de la Tesis: Martí Rosés Pascual (dir. tes.), Elisabet Fuguet Jordá (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2013
• Idioma: catalán
• Tribunal Calificador de la Tesis: Cristina Ariño Blasco (presid.), Sonia Espinosa García (secret.), Klara Valko (voc.)
• Materias:
  • Química
    • Química analítica
      • Análisis cromatográfico
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  Dipòsit Digital de la UB 
• Resumen

  • La distribució sang-teixit, la permeabilitat en pell i la toxicitat en organismes aquàtics són exemples de propietats de biopartició de compostos químics. Són fonamentals en àmbits tan diversos com el desenvolupament de nous fàrmacs o cosmètics o l’avaluació del impacte mediambiental de contaminants emergents. No obstant, la seva determinació directa sol ser costosa, llarga, experimentalment complicada i inclús èticament qüestionable. Com a conseqüència, existeix un gran interès en poder estimar de manera senzilla propietats de biopartició de compostos químics. Concretament, els sistemes cromatogràfics ofereixen alternatives pràctiques i sostenibles, ja que les mesures cromatogràfiques són econòmiques, ràpides i simples. En aquest context, l’objectiu de la tesi doctoral ha estat estudiar l’emulació de processos biològics de partició a partir de sistemes cromatogràfics. Inicialment, s’han caracteritzat diversos sistemes de cromatografia electrocinètica micel•lar (MEKC) mitjançant el model de paràmetres de solvatació. Aquest model permet descriure tant processos biològics com fisicoquímics basats en la distribució de soluts neutres entre dues fases, de manera que ofereix també un marc comú per comparar ambdós tipus de processos. A la tesi, s’han caracteritzat mescles dels tensioactius colat i deoxicolat de sodi i també el tensioactiu pur taurocolat de sodi. S’ha estudiat la influència que té la composició de tensioactius sobre les caracteritzacions i també l’efecte del conjunt de soluts, els descriptors i el pH aquós. Les caracteritzacions obtingudes s’han afegit a la recopilació que s’ha fet tant de sistemes biològics com fisicoquímics (majoritàriament cromatogràfics, però també de partició aigua-solvent) que es troben descrits a la literatura segons aquest model. Cada parell de sistemes biològic i fisicoquímic s’ha comparat mitjançant un paràmetre de distància que permet avaluar la similitud entre parelles de sistemes. No obstant, de cara a identificar quins sistemes cromatogràfics tenen capacitat per modelar processos de biopartició, ha calgut desenvolupar una metodologia complementària per quantificar la precisió que s’obtindrà a les correlacions entre dades biològiques i cromatogràfiques. La metodologia desenvolupada consisteix en examinar les tres fonts d’error que determinen la variància total d’aquestes correlacions: la variància de les dades biològiques, la variància de les dades cromatogràfiques i la variància que prové de la dissimilitud entre els dos sistemes comparats. S’ha demostrat que les tres contribucions de variància es poden predir fàcilment a partir de la caracterització dels sistemes segons el model de paràmetres de solvatació. La seva suma permet estimar la variància total que s’espera obtenir a la correlació i, per tant, la bondat amb què el sistema cromatogràfic podrà emular el biològic. Aquesta metodologia ha permès seleccionar sistemes cromatogràfics adequats per modelar tres processos de biopartició concrets: la toxicitat en el peix fathead minnow, la sorció sòl-aigua i la permeabilitat en pell de substàncies neutres. Els sistemes cromatogràfics escollits han estat: tres sistemes de cromatografia de líquids d’alta resolució (HPLC), dos d’ells basats en columnes C18 convencionals i un d’ells en una columna artificial immobilitzada (IAM) que imita l’estructura de les biomembranes; dos sistemes de MEKC, un amb dodecilsulfat de sodi i l’altre amb taurocolat de sodi. També s’ha seleccionat el sistema de partició octanol-aigua perquè és el clàssic sistema de referència a l’hora de modelar processos biològics. S’ha comprovat experimentalment la bondat dels sistemes escollits per modelar els tres processos de biopartició estudiats, obtenint en tots els casos resultats concordants amb les prediccions de variància. Per tal d’emular la permeabilitat en pell ha calgut introduir el volum del solut com a variable addicional a les correlacions biologico-cromatogràfiques. Finalment, els millors models de correlació han permès predir amb precisió valors de sorció sòl-aigua d’herbicides i dades permeabilitat en pell d’herbicides i hormones a partir de mesures cromatogràfiques. S’ha obtingut una millor precisió que la que proporcionen altres mètodes com les particions octanolaigua o mètodes de càlcul a partir de l’estructura dels soluts, el que demostra el potencial dels sistemes cromatogràfics per estimar propietats de biopartició.