Glóbulo (polímeros)

Un glóbulo es un estado (un conjunto de conformaciones) de una cadena polimérica en el que las fluctuaciones en la concentración de unidades son pequeñas: su radio de correlación es mucho menor que el tamaño de una macromolécula. La concentración de unidades en el estado globular es mucho más alta que en la bobina de polímero , y esta concentración es constante en todo el volumen del glóbulo, excepto por una capa delgada en la superficie (por ejemplo, la interfase polímero/disolvente), llamada el borde del glóbulo .

Transición bobina-glóbulo

Como regla general, en una solución de un homopolímero , cuando la calidad del solvente se deteriora (generalmente con una disminución de la temperatura), la cadena del polímero sufre una transición espiral -glóbulo. Físicamente, esto sucede porque un mal solvente corresponde a una atractiva interacción volumétrica de enlaces . Primero, ligeramente por debajo de la temperatura θ (por un valor del orden de , donde es el grado de polimerización de la cadena, es decir, el número de eslabones en ella), la bobina colapsa en un glóbulo suelto de tamaño similar al de la cadena. bobina; con un mayor deterioro de la calidad del solvente, el glóbulo se vuelve denso. La transición de fase espiral-glóbulo fue estudiada fenomenológicamente por P. J. Flory en 1949 [1] ; a menudo se utilizan modificaciones del enfoque de Flory propuesto por Ptitsyn y Eisner, Birshtein y Pryamitsyn (1986). Un método mucho más riguroso pero complicado fue propuesto en 1979 por I. M. Lifshitz , A. Yu. Grosberg y A. R. Khokhlov basado en el enfoque que representa la entropía conformacional de la cadena en forma de funcional de densidad ( fórmula de Lifshitz ) [2] .

Un ejemplo de glóbulo serían las proteínas . Sin embargo, demuestran un comportamiento complejo durante la desnaturalización-renaturalización: aunque algunos de los métodos anteriores se desarrollaron precisamente en vista de la transición de la conformación nativa-desnaturalizada en las proteínas, resultaron inaplicables a un objeto tan complejo.

Glóbulos solubles

Como regla general, la tensión superficial del glóbulo es positiva, es decir, los glóbulos en solución se agregan y precipitan. Esto es fácil de explicar: si la interacción de los enlaces entre sí y con las moléculas de solvente hace que se atraigan y formen un glóbulo dentro de la misma cadena, entonces los enlaces de diferentes cadenas también se atraerán.

Sin embargo, algunas sustancias, como las proteínas , son glóbulos solubles. Sin embargo, las proteínas tienen una estructura bastante compleja, que es difícil para la síntesis química y difícil de analizar teóricamente. La producción de glóbulos solubles puede ser prometedora tanto para explicar las propiedades de los biopolímeros globulares solubles como para aplicaciones prácticas: para la administración dirigida de fármacos , la creación de andamios moleculares, en catálisis y en pilas de combustible . Se obtuvieron glóbulos solubles experimentalmente formados por homopolímeros anfifílicos (década de 1990) y están siendo estudiados por el grupo de F. Winnik (Françoise Winnik) [3] . En experimentos informáticos , la existencia de glóbulos solubles se descubrió a principios de la década de 2000 en el grupo de V. Vasilevskaya. Teóricamente, este comportamiento fue explicado algo más tarde por A. Semyonov et al.

Literatura

Notas

  1. ↑ Paul J. Flory, La configuración de las cadenas de polímeros reales , J. Chem. física 17 , 303 (1949)
  2. ↑ I. M. Lifshits, A. Yu. Grosberg, A. P. Khokhlov, Interacciones de volumen en la física estadística de una macromolécula de polímero , UFN 127 (3) (1979)
  3. ↑ Véase, por ejemplo, A. Laukkanen, L. Valtola, FM Winnik y H. Tenhu, Formation of Colloidally Stable Phase Separated Poly(N-vinylcaprolactama) in Water , Macromolecules 2004, 37 , 2268-2274