Estudios de películas de porfirinas y su interacción con aminoácidos

• Autores: Jesús Miguel Rivera Cruz
• Directores de la Tesis: Margarita Rivera Hernandez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional Autónoma de México ( México ) en 2021
• Idioma: español
• Número de páginas: 162
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  ru.dgb.unam.mx  repositorio.unam.mx 
• Resumen

  • En esta tesis, se emplearon películas delgadas de tetrafenil porfirina de cobre (CuTPP), zinc (ZnTPP) y sin centro metálico (H2TPP) depositadas por evaporación física para estudiar su in- teracción con los aminoácidos glicina, serina, glutamato, lisina y arginina, con el fin de investigar el efecto del centro metálico y las características de los aminoácidos, en los fenómenos de adsorción.

    Se estudio la morfología de las películas antes y después de la inmersión en las disoluciones de aminoácidos, utilizando los microscopios electrónico de barrido y de fuerza atómica. La cantidad de aminoácidos adsorbidos en las películas se cuantificó utilizando el método de Ruhemann con el que se determinó que la serina, fue el aminoácidos que menos se adsorbio en todas las películas, mientras que para las películas con centro de Cu, la arginina fue el aminoácido más adsorbido. Por otro lado, las películas de porfirina libre y con Zn mostraron mayor adsorción hacía la lisina.

    Además, se obtuvieron y analizaron isotermas de adsorción para conocer el tipo de interacción entre algunos aminoácidos con las película de porfirina. Se utilizaron dos modelos de adsorción, Langmuir y Freundlich, para analizar la respuesta experimental. En base a esto, se determinó que el modelo de Freundlich era el que mejor describía la adsorción de los aminoácidos, indicando que se trata de una adsorción en multicapas.

    Por otro lado, se hizo un análisis cinético en donde se estudio el comportamiento de la adsorción del aminoácido en cada película en función del tiempo de interacción. Para ello, se usaron dos modelos cinéticos de adsorción, a saber, el de pseudo primer orden y pseudo segundo orden. El primero, describe una interacción de tipo física, mientras que el segundo una de tipo química. El resultando que se obtuvo en la mayoría de las interacciones quedo clasificado como de pseudo segundo orden, indicando que son quimisorciones en casi todos los casos.

    Asimismo, se analizaron los cambios de adsorbancia en las películas de porfirinas antes y después de la interacción utilizando espectroscopía UV-Vis, en donde se observaron desplazamientos ba- tocromicos en las bandas de Soret para todos los aminoacidos que interactuaron con la H2TPP y ZnTPP.

    Por otro lado, la posición de la banda de Soret apenas cambio cuando se uso la superficie de CuTPP, excepto por un ligero desplazamiento batocrómico para la arginina. También, se observó que el ensanchamiento de la banda de Soret fue más importante para las superficies de ZnTPP y H2TPP, pero la interacción con las interfaces de CuTPP disminuyo el ancho de las bandas en todos los casos.

    Adicionalmente, se empleó una microbalanza de cuarzo para investigar la adsorción de los aminoáci- dos en las películas como función del tiempo. A partir de estos resultados, se identificó que los aminoácidos cargados positivamente (arginina y lisina) no solo se adsorbieron con mayor facilidad en las películas, sino tambien en mayor cantidad. Lo anterior contrasto con el aminoácido polar serina, que fue el que menos material adsorbió en todas las superficies.

    También, se realizaron mediciones del ángulo de contacto dinámico para monitorear el fenómeno de mojado, así como los cambios en la naturaleza hidrófoba de las superficies después de la inter- acción con los aminoácidos. A partir de los resultados, se observó que el aminoácido depositado que mostró un mayor ángulo de contacto en las superficies, fue el aminoácido que más adsorción mostró, siendo la arginina para la CuTPP, mientras que para la H2TPP y ZnTPP, fue la lisina.

    Por otro lado, la serina fue el aminoácido adsorbido con menor ángulo de contacto en todos los casos.

    Los calculos de teoría de funcionales de la densidad (DFT) mostraron deformaciones importantes para la molecula H2TPP, el desplazamiento fuera del plano del átomo de Zn para la molécula de ZnTPP, e interacciones de enlaces de hidrógeno con la molécula de CuTPP. Los resultados obtenidos con DFT, también mostraron altas energías de enlace para los aminoácidos cargados po- sitivamente, pero bajas energías de enlace para la serina, de acuerdo con los datos experimentales.

    A partir de estos resultados, se puede inferir que las películas de porfirina podrían usarse como elementos de identificación selectivos para diferentes moléculas de L-aminoácidos.